半導體裝置以及半導體裝置的制造方法與流程

本發(fā)明涉及一種半導體裝置以及半導體裝置的制造方法。

在本說明書中，半導體裝置是指能夠通過利用半導體特性而工作的所有裝置，因此電光裝置、半導體電路及電子設(shè)備都是半導體裝置。

背景技術(shù)：

通過利用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導體薄膜來形成晶體管的技術(shù)備受矚目。該晶體管被廣泛地應用于集成電路(ic)、圖像顯示裝置(簡單地記載為顯示裝置)等的電子設(shè)備。作為可以應用于晶體管的半導體薄膜，硅類半導體材料被廣泛地周知。此外，作為其他材料氧化物半導體受到關(guān)注。

例如，已經(jīng)公開了一種使用包含銦(in)、鎵(ga)及鋅(zn)的非晶氧化物(igzo類非晶氧化物)的半導體層的晶體管(參照專利文獻1)。

[專利文獻1]日本專利申請公開2011-181801號公報

另外，對于具有使用氧化物半導體的晶體管的半導體裝置來說，能否實現(xiàn)高可靠性是決定其能否邁入商品化的重要因素。

但是，半導體裝置由具有復雜結(jié)構(gòu)的多個薄膜構(gòu)成并利用多種材料、方法及工序制造。因此，由于所采用的制造工序，有可能導致形成的半導體裝置出現(xiàn)形狀不良或電特性低下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的之一是提供一種具有使用氧化物半導體的晶體管的高可靠性的半導體裝置。

在具有在氧化物半導體膜上設(shè)置有用作溝道保護膜的絕緣層的底柵結(jié)構(gòu)的晶體管的半導體裝置中，可以防止當形成以與氧化物半導體膜接觸的方式設(shè)置在氧化物半導體膜上的絕緣層及/或源電極層及漏電極層時所使用的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、硼等)作為雜質(zhì)殘留在氧化物半導體膜的表面。具體地，例如可以采用如下方式。

本發(fā)明的一個方式是一種半導體裝置的制造方法，包括如下步驟：在絕緣表面上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上形成島狀的氧化物半導體膜；形成與柵電極層重疊并接觸于島狀的氧化物半導體膜的絕緣層；形成覆蓋島狀的氧化物半導體膜及絕緣層的導電膜；通過利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的等離子體處理對導電膜進行加工來形成源電極層及漏電極層，使氧化物半導體膜部分露出；對露出的氧化物半導體膜進行雜質(zhì)去除處理來去除包含于蝕刻氣體中的元素。

另外，本發(fā)明的一個方式是一種半導體裝置的制造方法，包括如下步驟：在絕緣表面上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上形成島狀的氧化物半導體膜；形成覆蓋島狀的氧化物半導體膜的絕緣層；利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的等離子體處理對絕緣層進行加工，在與柵電極層重疊的位置形成用作溝道保護膜的絕緣層；對氧化物半導體膜進行雜質(zhì)去除處理來去除包含于蝕刻氣體中的元素；形成覆蓋島狀的氧化物半導體膜及用作溝道保護膜的絕緣層的導電膜；對導電膜進行加工來形成覆蓋氧化物半導體膜的溝道寬度方向的端部的源電極層及漏電極層。

在上述半導體裝置的制造方法中，優(yōu)選使進行了雜質(zhì)去除處理的氧化物半導體膜表面的氯濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下。

另外，在上述半導體裝置的制造方法中，作為雜質(zhì)去除處理，可以進行氧等離子體處理或一氧化二氮等離子體處理或者利用稀氫氟酸溶液的處理。

另外，本發(fā)明的一個方式是一種半導體裝置的制造方法，包括如下步驟：在絕緣表面上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上形成島狀的氧化物半導體膜；形成覆蓋島狀的氧化物半導體膜的絕緣層；利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的等離子體處理對絕緣層進行加工，在與柵電極層重疊的位置形成用作溝道保護膜的絕緣層；對氧化物半導體膜進行第一雜質(zhì)去除處理來去除包含于蝕刻氣體中的元素；形成覆蓋島狀的氧化物半導體膜及用作溝道保護膜的絕緣層的導電膜；利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的等離子體處理對導電膜進行加工來形成源電極層及漏電極層，使氧化物半導體膜部分出；以及對漏出的氧化物半導體膜進行第二雜質(zhì)去除處理，來去除包含于蝕刻氣體中的元素。

另外，本發(fā)明的另一個方式是一種半導體裝置，其包括：設(shè)置在絕緣表面上的柵電極層；設(shè)置在柵電極層上的柵極絕緣膜；設(shè)置在柵極絕緣膜上的島狀的氧化物半導體膜；設(shè)置在氧化物半導體膜上并與柵電極層重疊的絕緣層；以及接觸于氧化物半導體膜及絕緣層的源電極層及漏電極層，其中源電極層及漏電極層的溝道寬度方向的長度短于氧化物半導體膜的溝道寬度方向的長度，并且氧化物半導體膜表面的氯濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下。

另外，在上述半導體裝置中，在氧化物半導體膜中，與絕緣層、源電極層或漏電極層重疊的區(qū)域的厚度大于不與絕緣層、源電極層和漏電極層中的任何一個重疊的區(qū)域的厚度。

或者，在上述半導體裝置中，有時氧化物半導體膜的所有區(qū)域與絕緣層、源電極層和漏電極層中的至少一個重疊。

另外，本發(fā)明的一個方式是一種半導體裝置，其包括：設(shè)置在絕緣表面上的柵電極層；設(shè)置在柵電極層上的柵極絕緣膜；設(shè)置在柵極絕緣膜上的島狀的氧化物半導體膜；設(shè)置在氧化物半導體膜上并與柵電極層重疊的絕緣層；以及接觸于氧化物半導體膜及絕緣層的源電極層及漏電極層，其中源電極層及漏電極層覆蓋氧化物半導體膜的溝道寬度方向的端部，并且氧化物半導體膜表面的氯濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下。

另外，在上述半導體裝置中，在氧化物半導體膜中，有時與絕緣層重疊的區(qū)域的厚度大于與源電極層或漏電極層重疊的區(qū)域的厚度。

為了形成用作溝道保護膜的絕緣層、源電極層或漏電極層等在氧化物半導體膜上并與其接觸的膜的圖案，優(yōu)選采用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的等離子體處理。但是，當將氧化物半導體膜暴露于含有鹵素元素的蝕刻氣體時，有如下顧慮：因包含于上述蝕刻氣體中的鹵素元素(例如，氯、氟)氧化物半導體膜中的氧被抽出，而使氧化物半導體膜的界面附近形成氧缺陷。當氧化物半導體膜中發(fā)生氧缺陷時，氧化物半導體膜的背溝道低電阻化(n型化)而可能導致寄生溝道的形成。

例如，當作為氧化物半導體膜使用含有銦的氧化物半導體材料，并且在以接觸于氧化物半導體膜的方式設(shè)置的源電極層及漏電極層的加工中使用含有三氯化硼(bcl3)的蝕刻氣體時，有時氧化物半導體膜中的in-o-in鍵與蝕刻氣體中的cl發(fā)生反應而變成包含in-cl鍵和氧脫離了的in元素的氧化物半導體膜。由于氧脫離了的in元素具有懸空鍵，因此在氧化物半導體膜中發(fā)生氧脫離的部分中存在氧缺陷。

另外，包含鹵素元素的蝕刻氣體中的鹵素以外的元素(例如，硼)也是導致氧化物半導體膜的背溝道低電阻化(n型化)的主要原因之一。

在本發(fā)明的一個方式中，通過在設(shè)置在氧化物半導體膜上的絕緣層及/或源電極層及漏電極層的蝕刻加工之后進行雜質(zhì)去除處理，去除可能引起氧化物半導體膜的低電阻化的氯、硼等包含于蝕刻氣體中的元素。由此，可以實現(xiàn)半導體裝置的高可靠性。

本發(fā)明提供一種具有使用氧化物半導體的晶體管的高可靠性的半導體裝置。

附圖說明

圖1a至1c是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及截面圖；

圖2a至2e是說明半導體裝置的制造方法的一個方式的截面圖；

圖3a至3c是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及截面圖；

圖4a至4c是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及截面圖；

圖5a至5c是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及截面圖；

圖6a至6c是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及截面圖；

圖7a至7e是說明半導體裝置的制造方法的一個方式的截面圖；

圖8a至8c是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及截面圖；

圖9a至9c是說明半導體裝置的一個方式的平面圖；

圖10a和10b是說明半導體裝置的一個方式的平面圖及截面圖；

圖11a和11b是示出半導體裝置的一個方式的截面圖；

圖12a和12b是示出半導體裝置的一個方式的等效電路及截面圖；

圖13a至13c是示出電子設(shè)備的圖；

圖14a至14c是示出電子設(shè)備的圖；

圖15是示出sims測量結(jié)果的圖；

圖16是示出稀氫氟酸處理的有無與電阻率的關(guān)系的圖表。

具體實施方式

下面，參照附圖詳細地說明本說明書所公開的發(fā)明的實施方式。但是，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實，就是本說明書所公開的發(fā)明的方式及詳細內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式而不局限于以下說明。并且，本說明書所公開的發(fā)明不應被看作僅限定于以下實施方式的描述內(nèi)容。另外，為了方便起見附加了第一、第二等序數(shù)詞，其并不表示工序順序或疊層順序。此外，本說明書中的序數(shù)詞不表示特定發(fā)明的事項的固有名稱。

實施方式1

在本實施方式中，參照圖1a至圖5c說明半導體裝置及半導體裝置的制造方法的一個方式。在本實施方式中，作為半導體裝置的一個例子示出具有氧化物半導體膜的晶體管。

晶體管既可以采用形成一個溝道形成區(qū)的單柵結(jié)構(gòu)，又可以采用形成兩個溝道形成區(qū)的雙柵結(jié)構(gòu)(double-gate)，還可以采用形成三個溝道形成區(qū)的三柵結(jié)構(gòu)?；蛘?，也可以是具有隔著柵極絕緣膜配置在溝道形成區(qū)上下的兩個柵電極層的雙柵型。

圖1a至1c所示的晶體管440示出為底柵結(jié)構(gòu)的一種的也被稱為反交錯型晶體管的晶體管的一個例子。另外，圖1a是晶體管440的平面圖，圖1b是沿著圖1a的x1-y1的截面圖，圖1c是沿著圖1a的x2-y2的截面圖。

圖1a至1c所示的晶體管440包括：設(shè)置在具有絕緣表面的襯底400上的柵電極層401；設(shè)置在電極層401上的柵極絕緣膜402；設(shè)置在柵極絕緣膜402上的島狀的氧化物半導體膜403；設(shè)置在氧化物半導體膜403上并與柵電極層401重疊的絕緣層413；接觸于氧化物半導體膜403及絕緣層413的源電極層405a及漏電極層405b。另外，作為晶體管440的構(gòu)成要素還可以包括設(shè)置在襯底400上的基底絕緣膜436、覆蓋該晶體管440的層間絕緣膜408以及平坦化絕緣膜409。

在晶體管440中，源電極層405a及漏電極層405b的溝道寬度方向的長度(w2)短于氧化物半導體膜403的溝道寬度方向的長度(w1)，氧化物半導體膜403的表面的一部分與層間絕緣膜408接觸。

氧化物半導體膜403在晶體管440的制造工序中進行了雜質(zhì)去除處理，因此氧化物半導體膜403的表面的元素殘留極少，上述元素是指形成以與氧化物半導體膜403接觸的方式設(shè)置在氧化物半導體膜403上的源電極層405a及漏電極層405b等時所使用的蝕刻氣體中包含的元素。具體地，氧化物半導體膜403的表面的氯濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下，優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下，硼濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下，優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下。

用作氧化物半導體膜403的氧化物半導體優(yōu)選至少包含銦(in)。尤其是優(yōu)選包含in及鋅(zn)。此外，作為用來降低使用該氧化物半導體膜的晶體管的電特性變化的穩(wěn)定劑，除了上述元素以外優(yōu)選還包含鎵(ga)。此外，作為穩(wěn)定劑優(yōu)選包含錫(sn)。另外，作為穩(wěn)定劑優(yōu)選包含鉿(hf)。此外，作為穩(wěn)定劑優(yōu)選包含鋁(al)。另外，作為穩(wěn)定劑優(yōu)選包含鋯(zr)。

此外，作為其他穩(wěn)定劑，也可以包含鑭系元素的鑭(la)、鈰(ce)、鐠(pr)、釹(nd)、釤(sm)、銪(eu)、釓(gd)、鋱(tb)、鏑(dy)、鈥(ho)、鉺(er)、銩(tm)、鐿(yb)、镥(lu)中的一種或多種。

例如，作為氧化物半導體可以使用氧化銦；氧化錫；氧化鋅；二元金屬氧化物如in-zn類氧化物、in-mg類氧化物、in-ga類氧化物；三元金屬氧化物如in-ga-zn類氧化物(也稱為igzo)、in-al-zn類氧化物、in-sn-zn類氧化物、in-hf-zn類氧化物、in-la-zn類氧化物、in-ce-zn類氧化物、in-pr-zn類氧化物、in-nd-zn類氧化物、in-sm-zn類氧化物、in-eu-zn類氧化物、in-gd-zn類氧化物、in-tb-zn類氧化物、in-dy-zn類氧化物、in-ho-zn類氧化物、in-er-zn類氧化物、in-tm-zn類氧化物、in-yb-zn類氧化物、in-lu-zn類氧化物；以及四元金屬氧化物如in-sn-ga-zn類氧化物、in-hf-ga-zn類氧化物、in-al-ga-zn類氧化物、in-sn-al-zn類氧化物、in-sn-hf-zn類氧化物、in-hf-a1-zn類氧化物。

在此，例如，“in-ga-zn類氧化物”是指以in、ga、zn為主要成分的氧化物，對in、ga、zn的比率沒有限制。另外，也可以含有in、ga、zn以外的金屬元素。

另外，作為氧化物半導體，也可以使用表示為inmo3(zno)m(m＞0且m不是整數(shù))的材料。注意，m表示選自ga、fe、mn和co中的一種或多種金屬元素。此外，作為氧化物半導體，也可以使用表示為in2sno5(zno)n(n＞0且n是整數(shù))的材料。

例如，可以使用原子數(shù)比為in∶ga∶zn＝1∶1∶1(＝1/3∶1/3∶1/3)、in∶ga∶zn＝2∶2∶1(＝2/5∶2/5∶1/5)、in∶ga∶zn＝1∶3∶2(＝1/6∶1/2∶1/3)或in∶ga∶zn＝3∶1∶2(＝1/2∶1/6∶1/3)的in-ga-zn類氧化物或與其類似的組成的氧化物。另外，優(yōu)選使用原子數(shù)比為in∶sn∶zn＝1∶1∶1(＝1/3∶1/3∶1/3)、in∶sn∶zn＝2∶1∶3(＝1/3∶1/6∶1/2)或in∶sn∶zn＝2∶1∶5(＝1/4∶1/8∶5/8)的in-sn-zn類氧化物或與其類似的組成的氧化物。

例如，in-sn-zn氧化物比較容易得到高遷移率。但是，當使用in-ga-zn類氧化物時也可以通過減小塊內(nèi)缺陷密度提高遷移率。

例如，in、ga、zn的原子數(shù)比為in∶ga∶zn＝a∶b∶c(a+b+c＝1)的氧化物的組成與原子數(shù)比為in∶ga∶zn＝a∶b∶c(a+b+c＝1)的氧化物的組成類似是指a、b、c滿足(a-a)²+(b-b)²+(c-c)²≤r²的狀態(tài)，r例如可以為0.05。其他氧化物也是同樣的。

但是，氧化物半導體不局限于此，而可以根據(jù)需要的半導體特性(遷移率、閾值、變化等)采用適當?shù)慕M成材料。另外，優(yōu)選采用適當?shù)妮d流子濃度、雜質(zhì)濃度、缺陷密度、金屬元素及氧的原子數(shù)比、原子間距離、密度等，以得到所需要的半導體特性。另外，既可以層疊以組成為代表的上述條件互不相同的氧化物半導體膜，也可以適當?shù)赜糜跍系佬纬蓞^(qū)、源區(qū)及漏區(qū)。

例如，作為氧化物半導體膜403，可以依次層疊第一氧化物半導體膜、第二氧化物半導體膜及第三氧化物半導體膜并可以分別采用不同的組成。例如，作為第一氧化物半導體膜及第三氧化物半導體膜可以使用三元金屬氧化物，作為第二氧化物半導體膜可以使用二元金屬氧化物。優(yōu)選的是，作為第一氧化物半導體膜至第三氧化物半導體膜使用含有相同成分的材料。這是由于：當使用含有相同成分的材料時，可以以第一氧化物半導體膜的結(jié)晶層為晶種在第一氧化物半導體膜上形成第二氧化物半導體膜，而容易進行第二氧化物半導體膜的結(jié)晶生長。另外，關(guān)于第三氧化物半導體膜也是同樣。此外，當采用含有相同成分的材料時，密接性等的界面特性或電特性也良好。

此外，也可以使第一氧化物半導體膜、第二氧化物半導體膜及第三氧化物半導體膜的構(gòu)成元素相同而組成不同。例如，可以將第一氧化物半導體膜與第三氧化物半導體膜的原子數(shù)比設(shè)定為in∶ga∶zn＝1∶1∶1，將第二氧化物半導體膜的原子數(shù)比設(shè)定為in∶ga∶zn＝3∶1∶2?；蛘撸部梢詫⒌谝谎趸锇雽w膜及第三氧化物半導體膜的原子數(shù)比設(shè)定為in∶ga∶zn＝1∶3∶2，將第二氧化物半導體膜的原子數(shù)比設(shè)定為in∶ga∶zn＝3∶1∶2。或者，可以將第一氧化物半導體膜的原子數(shù)比設(shè)定為in∶ga∶zn＝1∶3∶2，將第二氧化物半導體膜的原子數(shù)比設(shè)定為in∶ga∶zn＝3∶1∶2，將第三氧化物半導體膜的原子數(shù)比設(shè)定為in∶ga∶zn＝1∶1∶1。

氧化物半導體膜403有可能處于單晶、多晶(polycrystal)或非晶等狀態(tài)。

氧化物半導體膜403優(yōu)選為caac-os(caxisalignedcrystallineoxidesemiconductor：c軸取向結(jié)晶氧化物半導體)膜。

caac-os膜不是完全的單晶，也不是完全的非晶。caac-os膜是在非晶相中具有結(jié)晶部的結(jié)晶-非晶混合相結(jié)構(gòu)的氧化物半導體膜。另外，一般該結(jié)晶部分的尺寸為能夠容納于一個邊長小于100nm的立方體內(nèi)的尺寸。另外，在使用透射電子顯微鏡(tem：transmissionelectronmicroscope)觀察時的圖像中，包含于caac-os膜中的非晶部與結(jié)晶部的邊界不明確。另外，在caac-os膜中利用tem觀察不到晶界(grainboundary)。因此，在caac-os膜中，起因于晶界的電子遷移率的降低得到抑制。

包含于caac-os膜中的結(jié)晶部的c軸在平行于caac-os膜的被形成面的法線向量或caac-os膜的表面的法線向量的方向上一致，在從垂直于ab面的方向看時具有三角形或六角形的原子排列，且在從垂直于c軸的方向看時，金屬原子排列為層狀或者金屬原子和氧原子排列為層狀。另外，不同結(jié)晶部的a軸及b軸的方向也可以彼此不同。在本說明書中，在只記載“垂直”時，包括85°以上且95°以下的范圍。另外，當只記載“平行”時，包括-5°以上且5°以下的范圍。

另外，在caac-os膜中，結(jié)晶部的分布也可以不均勻。例如，在caac-os膜的形成過程中，當從氧化物半導體膜的表面一側(cè)進行結(jié)晶生長時，有時與被形成面附近相比表面附近的結(jié)晶部所占的比例更高。另外，通過對caac-os膜添加雜質(zhì)，有時在該雜質(zhì)添加區(qū)中結(jié)晶部發(fā)生非晶化。

由于包含于caac-os膜中的結(jié)晶部的c軸在平行于caac-os膜的被形成面的法線向量或caac-os膜的表面的法線向量的方向上一致，所以有時其根據(jù)caac-os膜的形狀(被形成面的截面形狀或膜表面的截面形狀)而朝向不同的方向。另外，結(jié)晶部的c軸方向是平行于形成caac-os膜時的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向。結(jié)晶部是通過成膜或通過在成膜之后進行加熱處理等的晶化處理而形成的。

使用caac-os膜的晶體管能夠降低由可見光或紫外光的照射引起的電特性變動。因此，該晶體管的可靠性高。

另外，也可以用氮取代構(gòu)成氧化物半導體膜的氧的一部分。

另外，像caac-os那樣的具有結(jié)晶部的氧化物半導體可以進一步降低塊體內(nèi)缺陷，通過提高表面的平坦性，可以得到處于非晶狀態(tài)的氧化物半導體的遷移率以上的遷移率。為了提高表面的平坦性，優(yōu)選在平坦的表面上形成氧化物半導體，具體地，優(yōu)選在平均面粗糙度(ra)為1nm以下，優(yōu)選為0.3nm以下，更優(yōu)選為0.1nm以下的表面上形成氧化物半導體。

另外，ra是將jisbo601∶2001(iso4287∶1997)中定義的算術(shù)平均粗糙度擴大為三維以使其能夠應用于曲面，可以以“將從基準面到指定面的偏差的絕對值平均而得的值”表示，以如下算式定義。

這里，指定面是指成為測量粗糙度對象的面，并且是以坐標(x1，y1，f(x1，y1))、(x1，y2，f(x1，y2))、(x2，y1，f(x2，y1))及(x2，y2，f(x2，y2))的四點表示的四角形的區(qū)域，指定面投影在xy平面的長方形的面積為s0，基準面的高度(指定面的平均高度)為z0?？梢岳迷恿︼@微鏡(afm：atomicforcemicroscope)測定ra。

但是，由于在本實施方式中說明的晶體管440為底柵晶體管，所以在氧化物半導體膜403的下方有襯底400、柵電極層401及柵極絕緣膜402。因此，為了獲得上述平坦的表面，可以在形成柵電極層401及柵極絕緣膜402之后進行cmp處理等平坦化處理。

將氧化物半導體膜403的厚度設(shè)定為1nm以上且30nm以下(優(yōu)選為5nm以上且10nm以下)，可以適當?shù)乩脼R射法、mbe(molecularbeamepitaxy：分子束外延)法、cvd法、脈沖激光淀積法、ald(atomiclayerdeposition：原子層淀積)法等。此外，氧化物半導體膜403可以使用在以大致垂直于濺射靶材表面的方式設(shè)置有多個襯底表面的狀態(tài)下進行成膜的濺射裝置(columnerplasmasputteringsystem)形成。

使用圖2a至2e對圖1a至1c所示的晶體管440的制造方法的一個例子進行說明。

首先，在具有絕緣表面的襯底400上形成基底絕緣膜436。

對可用作具有絕緣表面的襯底400的襯底沒有很大的限制，但是襯底400需要至少具有能夠承受在后面進行的熱處理的程度的耐熱性。例如，可以使用如硼硅酸鋇玻璃和硼硅酸鋁玻璃等的玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底、藍寶石襯底等。另外，作為襯底400，也可以采用以硅或碳化硅等為材料的單晶半導體襯底或多晶半導體襯底、以硅鍺等為材料的化合物半導體襯底、soi襯底等，還可以使用在這些襯底上設(shè)置有半導體元件的襯底。

此外，作為襯底400也可以使用柔性襯底制造半導體裝置。在制造具有柔性的半導體裝置時，既可以在柔性襯底上直接形成包含氧化物半導體膜403的晶體管440，也可以在其他制造襯底上形成包含氧化物半導體膜403的晶體管440，然后從制造襯底將其剝離并轉(zhuǎn)置到柔性襯底上。注意，為了從制造襯底剝離晶體管并轉(zhuǎn)置到柔性襯底上，優(yōu)選在制造襯底與包含氧化物半導體膜的晶體管440之間設(shè)置剝離層。

作為氧化物絕緣膜436，可以通過等離子體cvd法或濺射法等并使用如下材料形成：氧化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鉿、氧化鎵等氧化物絕緣材料；氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁、氮氧化鋁等氮化絕緣材料；它們的混合材料。注意，沒有必要必須設(shè)置基底絕緣膜436。

可以對襯底400(或襯底400及基底絕緣膜436)進行加熱處理。例如，可以使用利用高溫氣體進行加熱處理的grta(gasrapidthermalanneal；氣體快速熱退火)裝置以650℃進行1分至5分的加熱處理。另外，作為grta的高溫氣體使用如氬等的稀有氣體或氮那樣的即使進行加熱處理也不與被處理物產(chǎn)生反應的惰性氣體。另外，也可以利用電爐以500℃進行30分至1小時的加熱處理。

接著在基底絕緣膜436上形成導電膜，并對該導電膜進行蝕刻形成柵電極層401(包括使用與其相同的層形成的布線)。作為導電膜的蝕刻，可以使用干蝕刻和濕蝕刻中的一方或雙方。

柵電極層401可以使用鉬、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、鉻、釹、鈧等的金屬材料或以這些材料為主要成分的合金材料形成。此外，作為柵電極層401，可以使用以摻雜有磷等雜質(zhì)元素的多晶硅膜為代表的半導體膜、鎳硅化物等硅化物膜。柵電極層401既可以是單層結(jié)構(gòu)，又可以是疊層結(jié)構(gòu)。

另外，柵電極層401可以使用氧化銦-氧化錫、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、氧化銦-氧化鋅以及添加有氧化硅的銦錫氧化物等導電材料。此外，也可以采用上述導電材料與上述金屬材料的疊層結(jié)構(gòu)。

此外，作為與柵極絕緣膜402接觸的柵電極層401，可以使用包含氮的金屬氧化物，具體地說，包含氮的in-ga-zn-o膜、包含氮的in-sn-o膜、包含氮的in-ga-o膜、包含氮的in-zn-o膜、包含氮的sn-o膜、包含氮的in-o膜以及金屬氮化膜(inn、snn等)。這些膜具有5ev(電子伏特)以上，優(yōu)選具有5.5ev(電子伏特)以上的功函數(shù)，并且當將它們用作柵電極層時，可以使晶體管的電特性的閾值電壓成為正值，而可以實現(xiàn)所謂的常關(guān)閉型(normallyoff)的開關(guān)元件。

在本實施方式中，利用濺射法形成100nm厚的鎢膜。

另外，可以在形成柵電極層401之后對襯底400及柵電極層401進行加熱處理。例如，可以利用grta裝置以650℃進行1分至5分的加熱處理?；蛘?，利用電爐以500℃進行30分至1小時的加熱處理。

接著，在柵電極層401上形成柵極絕緣膜402。

另外，為了提高柵極絕緣膜402的覆蓋性，可以對柵電極層401的表面進行平坦化處理。尤其是當作為柵極絕緣膜402使用厚度較薄的絕緣膜時，優(yōu)選柵電極層401表面具有良好的平坦性。

將柵極絕緣膜402的厚度設(shè)定為1nm以上20nm以下，并可以適當?shù)乩脼R射法、mbe法、cvd法、脈沖激光淀積法、ald法等。此外，柵極絕緣膜402也可以使用在以大致垂直于濺射靶材表面的方式設(shè)置有多個襯底表面的狀態(tài)下進行成膜的濺射裝置形成。

柵極絕緣膜402可以使用如下材料形成：氧化硅膜；氧化鎵膜；氧化鋁膜；氮化硅膜；氧氮化硅膜；氧氮化鋁膜；氮氧化硅膜。

此外，通過作為柵極絕緣膜402的材料使用氧化鉿、氧化釔、硅酸鉿(hfsixoy(x＞0，y＞0))、添加有氮的硅酸鉿(hfsioxny(x＞0、y＞0))、鋁酸鉿(hfalxoy(x＞0、y＞0))以及氧化鑭等high-k材料，可以降低柵極泄漏電流。另外，柵極絕緣膜402既可以采用單層結(jié)構(gòu)，又可以采用疊層結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選柵極絕緣膜402的與氧化物半導體膜403接觸的部分含有氧。尤其是，優(yōu)選柵極絕緣膜402的膜中(塊體中)至少含有超過化學計量組成比的量的氧。例如，當將氧化硅膜用于柵極絕緣膜402時，組成通式為sio2+α(注意，α＞0)。

通過以接觸于氧化物半導體膜403的方式形成成為氧的供應源的包含多量的(過剩的)氧的柵極絕緣膜402，可以從該柵極絕緣膜402對氧化物半導體膜403供應氧。也可以通過在氧化物半導體膜403與柵極絕緣膜402至少部分接觸的狀態(tài)下進行加熱處理來對氧化物半導體膜403供應氧。

通過對氧化物半導體膜403供應氧，可以填補膜中的氧缺陷。再者，優(yōu)選考慮到所制造的晶體管的尺寸和柵極絕緣膜402的臺階覆蓋性而形成柵極絕緣膜402。

在本實施方式中，通過高密度等離子體cvd法形成200nm厚的氧氮化硅膜。

或者，可以在形成柵極絕緣膜402之后對襯底400、柵電極層401、及柵極絕緣膜402進行加熱處理。例如，可以利用grta裝置以650℃進行1分至5分的加熱處理。或者，利用電爐以500℃進行30分至1小時的加熱處理。

接著，在柵極絕緣膜402上形成氧化物半導體膜403。

在形成氧化物半導體膜403的工序中，為了盡量不使氧化物半導體膜403包含氫或水，優(yōu)選作為形成氧化物半導體膜403的預處理，在濺射裝置的預熱室中對形成有柵極絕緣膜402的襯底進行預熱，使附著于襯底及柵極絕緣膜402的氫或水分等雜質(zhì)脫離而排出。另外，作為設(shè)置在預熱室中的排氣單元優(yōu)選使用低溫泵。

也可以對柵極絕緣膜402中的與氧化物半導體膜403接觸的區(qū)域進行平坦化處理。對平坦化處理沒有特別的限制，而作為平坦化處理可以使用拋光處理(例如，化學機械拋光(chemicalmechanicalpolishing：cmp)法)、干蝕刻處理及等離子體處理。

作為等離子體處理，例如可以進行引入氬氣來產(chǎn)生等離子體的反濺射。反濺射是指使用rf電源在氬氣氛下對襯底一側(cè)施加電壓，來在襯底附近形成等離子體以進行表面改性的方法。另外，也可以使用氮、氦、氧等代替氬氣氛。通過進行反濺射，可以去除附著于柵極絕緣膜402表面的粉狀物質(zhì)(也稱為微粒、塵屑)。

作為平坦化處理，既可以多次進行拋光處理、干蝕刻處理及等離子體處理，又可以組合上述處理而進行。此外，當組合上述處理而進行時，對工序順序也沒有特別的限制，可以根據(jù)柵極絕緣膜402表面的凹凸狀態(tài)適當?shù)卦O(shè)定。

此外，優(yōu)選在成膜時包含多量的氧的條件(例如，在氧比率為100％的氣氛下利用濺射法進行成膜等)下形成氧化物半導體膜403，使其成為包含多量的氧(優(yōu)選為包含與氧化物半導體處于結(jié)晶狀態(tài)時的化學計量組成相比氧含量過剩的區(qū)域)的膜。

另外，在本實施方式中，作為氧化物半導體膜403通過利用裝有ac電源的濺射裝置的濺射法形成35nm厚的in-ga-zn類氧化物膜(igzo膜)。在本實施方式中，使用原子數(shù)比為in∶ga∶zn＝1∶1∶1(1/3∶1/3∶1/3)的in-ga-zn類氧化物靶材。另外，成膜條件如下：氧及氬氣氛下(氧流量比率為50％)；壓力為0.6pa；電源功率為5kw；襯底溫度為170℃。該成膜條件下的成膜速度為16nm/min。

作為形成氧化物半導體膜403時使用的濺射氣體，優(yōu)選使用去除了氫、水、羥基或氫化物等雜質(zhì)的高純度氣體。

在保持為減壓狀態(tài)的成膜室中保持襯底。然后，在去除成膜室內(nèi)的殘留水分的同時引入去除了氫和水分的濺射氣體，使用上述靶材在襯底400上形成氧化物半導體膜403。為了去除成膜室內(nèi)的殘留水分，優(yōu)選使用吸附型的真空泵，例如低溫泵、離子泵、鈦升華泵。此外，作為排氣單元，也可以使用添加有冷阱的渦輪泵。因為在使用低溫泵進行排氣的成膜室中，例如氫原子、水(h2o)等包含氫原子的化合物等被排出(更優(yōu)選的是，包含碳原子的化合物也被排出)，所以可以降低包含在該成膜室中形成的氧化物半導體膜403中的雜質(zhì)的濃度。

另外，優(yōu)選以不使柵極絕緣膜402暴露于大氣的方式連續(xù)形成柵極絕緣膜402和氧化物半導體膜403。通過以不使柵極絕緣膜402暴露于大氣的方式連續(xù)形成柵極絕緣膜402和氧化物半導體膜403，可以防止氫或水分等雜質(zhì)附著于柵極絕緣膜402表面。

當作為氧化物半導體膜403使用caac-os膜時，例如使用多晶的氧化物半導體濺射靶材利用濺射法形成。當離子碰撞到該濺射靶材時，有時包含在濺射靶材中的結(jié)晶區(qū)域沿著a-b面劈開，即具有平行于a-b面的面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子有時剝離。此時，通過使該平板狀的濺射粒子在保持結(jié)晶狀態(tài)的情況下到達襯底，濺射靶材的結(jié)晶狀態(tài)被轉(zhuǎn)寫到襯底由此可以形成caac-os膜。

另外，為了形成caac-os膜，優(yōu)選應用如下條件。

通過降低成膜時的雜質(zhì)的混入，可以抑制因雜質(zhì)導致的結(jié)晶狀態(tài)的破壞。例如，可以降低存在于成膜室內(nèi)的雜質(zhì)(氫、水、二氧化碳及氮等)濃度。另外，可以降低成膜氣體中的雜質(zhì)濃度。具體而言，使用露點為-80℃以下，優(yōu)選為-100℃以下的成膜氣體。

另外，通過增高成膜時的襯底加熱溫度，在濺射粒子到達襯底之后發(fā)生濺射粒子的遷移。具體而言，在將襯底加熱溫度設(shè)定為100℃以上且740℃以下，優(yōu)選為200℃以上且500℃以下的狀態(tài)下進行成膜。通過增高成膜時的襯底加熱溫度，當平板狀的濺射粒子到達襯底時，在襯底上發(fā)生遷移，濺射粒子的平坦的面附著于襯底。

另外，優(yōu)選的是，通過增高成膜氣體中的氧比率并對電力進行最優(yōu)化，減輕成膜時的等離子體損傷。將成膜氣體中的氧比率設(shè)定為30vol％以上，優(yōu)選為100vol％。

以下，作為濺射靶材的一個例子示出in-ga-zn-o化合物靶材。

將inox粉末、gaoy粉末及znoz粉末以規(guī)定的比率混合，進行加壓處理，然后在1000℃以上且1500℃以下的溫度下進行加熱處理，由此得到作為多晶的in-ga-zn-o化合物靶材。另外，x、y及z為任意正數(shù)。在此，inox粉末、gaoy粉末及znoz粉末的規(guī)定的比率例如為2∶2∶1、8∶4∶3、3∶1∶1、1∶1∶1、4∶2∶3或3∶1∶2的摩爾數(shù)比。另外，粉末的種類及用來混合的比率可以根據(jù)所制造的濺射靶材適當?shù)馗淖儭?/p>

通過對膜狀的氧化物半導體膜進行光刻工序而加工為島狀可以形成氧化物半導體膜403。

另外，也可以通過噴墨法形成用來形成島狀的氧化物半導體膜403的抗蝕劑掩模。在通過噴墨法形成抗蝕劑掩模時不需要光掩模，由此可以降低制造成本。

另外，氧化物半導體膜的蝕刻可以采用干蝕刻和濕蝕刻中的一方或雙方。例如，作為用于氧化物半導體膜的濕蝕刻的蝕刻劑，可以使用混合有磷酸、醋酸及硝酸的溶液等。此外，也可以使用ito-07n(由日本關(guān)東化學株式會社制造)。另外，也可以通過利用icp(inductivelycoupledplasma：感應耦合等離子體)蝕刻法的干蝕刻進行蝕刻加工。

另外，也可以對氧化物半導體膜403進行用來去除過剩的氫(包括水或羥基)(脫水化或脫氫化)的加熱處理。將加熱處理的溫度設(shè)定為300℃以上且700℃以下或低于襯底的應變點。加熱處理可以在減壓下或氮氣氛下等進行。

另外，當作為氧化物半導體膜403使用結(jié)晶氧化物半導體膜時，也可以進行用于晶化的加熱處理。

在本實施方式中，將襯底引入到加熱處理裝置之一的電爐中，在氮氣氛下以450℃對氧化物半導體膜403進行1小時的加熱處理，并且在氮及氧氣氛下以450℃對其進行1小時的加熱處理。

另外，加熱處理裝置不局限于電爐，也可以使用利用電阻發(fā)熱體等的發(fā)熱體所產(chǎn)生的熱傳導或熱輻射對被處理物進行加熱的裝置。例如，可以使用grta(gasrapidthermalanneal：氣體快速熱退火)裝置、lrta(lamprapidthermalanneal：燈快速熱退火)裝置等rta(rapidthermalanneal：快速熱退火)裝置。lrta裝置是通過利用從鹵素燈、金鹵燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或者高壓汞燈等的燈發(fā)射的光(電磁波)的輻射來加熱被處理物的裝置。grta裝置是使用高溫氣體進行加熱處理的裝置。作為高溫的氣體，使用氬等稀有氣體或氮等不因加熱處理而與被處理物發(fā)生反應的惰性氣體。

例如，作為加熱處理，也可以進行如下grta，即將襯底放入加熱為650℃至700℃的高溫的惰性氣體中，在加熱幾分鐘之后，將襯底從惰性氣體中取出。

另外，在加熱處理中，氮或氦、氖、氬等稀有氣體優(yōu)選不包含水、氫等。另外，優(yōu)選將引入到加熱處理裝置中的氮或氦、氖、氬等稀有氣體的純度設(shè)定為6n(99.9999％)以上，優(yōu)選設(shè)定為7n(99.99999％)以上(即，將雜質(zhì)濃度設(shè)定為1ppm以下，優(yōu)選設(shè)定為0.1ppm以下)。

此外，也可以在通過加熱處理加熱氧化物半導體膜403之后，對相同的爐中引入高純度的氧氣體、高純度的一氧化二氮氣體或超干燥空氣(使用crds(cavityring-downlaserspectroscopy：光腔衰蕩光譜法)方式的露點儀進行測定時的水分量是20ppm(露點換算，-55℃)以下，優(yōu)選的是1ppm以下，更優(yōu)選的是10ppb以下的空氣)。氧氣體或一氧化二氮氣體優(yōu)選不包含水、氫等。或者，優(yōu)選將引入加熱處理裝置中的氧氣體或一氧化二氮氣體的純度設(shè)定為6n以上，優(yōu)選設(shè)定為7n以上(即，將氧氣體或一氧化二氮氣體中的雜質(zhì)濃度設(shè)定為1ppm以下，優(yōu)選設(shè)定為0.1ppm以下)。通過利用氧氣體或一氧化二氮氣體的作用來供應利用脫水化或脫氫化處理進行雜質(zhì)排除工序的同時減少的氧化物半導體的主要成分材料的氧，可以使氧化物半導體膜403高純度化及i型(本征)化。

另外，用來脫水化或脫氫化的加熱處理既可以在形成膜狀的氧化物半導體膜之后進行，又可以在形成島狀的氧化物半導體膜403之后進行。

另外，用來脫水化或脫氫化的加熱處理既可以進行多次，又可以兼作其他加熱處理。

通過在將氧化物半導體膜加工為島狀的氧化物半導體膜403之前且在膜狀的氧化物半導體膜覆蓋柵極絕緣膜402的狀態(tài)下進行用來脫水化或脫氫化的加熱處理，可以防止因加熱處理而釋放包含在柵極絕緣膜402中的氧，所以是優(yōu)選的。

另外，也可以對經(jīng)過脫水化或脫氫化處理的氧化物半導體膜403引入氧(至少包含氧自由基、氧原子和氧離子中的任何一個)來對其供應氧。

此外，由于脫水化或脫氫化處理，有可能構(gòu)成氧化物半導體的主要成分材料的氧也同時發(fā)生脫離而減少。在氧脫離的部分中存在氧缺陷，并且因該氧缺陷而產(chǎn)生導致晶體管的電特性變動的施主能級。

因此，優(yōu)選對經(jīng)過脫水化或脫氫化處理的氧化物半導體膜供應提供氧(至少包含氧自由基、氧原子和氧離子中的任一種)。通過對氧化物半導體膜供應氧，可以填補膜中的氧缺陷。

通過對經(jīng)過脫水化或脫氫化處理的氧化物半導體膜403引入氧而對其供應氧，可以使氧化物半導體膜403高純度化且i型(本征)化。具有高純度化且i型(本征)化的氧化物半導體膜403的晶體管的電特性變動被抑制，所以該晶體管在電性上穩(wěn)定。

作為氧的引入方法，可以使用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒式離子注入法、等離子體處理等。

當對氧化物半導體膜403引入氧時，既可以對氧化物半導體膜403直接引入氧，又可以透過絕緣層413等其他膜對氧化物半導體膜403引入氧。當透過其他膜引入氧時，使用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒式離子注入法等即可，但是當對被露出的氧化物半導體膜403直接引入氧時，也可以使用等離子體處理等。

優(yōu)選在進行脫水化或脫氫化處理之后對氧化物半導體膜403引入氧，但是不局限于此。此外，也可以多次進行對經(jīng)過上述脫水化或脫氫化處理的氧化物半導體膜403的氧的引入。

優(yōu)選設(shè)置于晶體管中的氧化物半導體膜包含與氧化物半導體處于結(jié)晶狀態(tài)時的化學計量組成相比氧含量過剩的區(qū)域。在此情況下，氧含量超過氧化物半導體的化學計量組成?；蛘撸鹾砍^氧化物半導體處于單晶時的氧含量。有時在氧化物半導體的晶格之間存在氧。

通過去除氧化物半導體中的氫或水分來使其盡量不包含雜質(zhì)而高純度化，并通過對其供應氧來填補氧缺陷，可以形成i型(本征)的氧化物半導體或無限趨近于i型(本征)的氧化物半導體。由此，可以使氧化物半導體的費米能級(ef)達到與本征費米能級(ei)相同程度。因此，通過將該氧化物半導體膜用于晶體管，可以降低起因于氧缺陷的晶體管的閾值電壓vth的偏差、閾值電壓的偏移δvth。

接著，在與柵電極層401重疊的氧化物半導體膜403的溝道形成區(qū)上形成絕緣層413(參照圖2a)。

絕緣層413可以對利用等離子體cvd法或濺射法形成的絕緣膜進行蝕刻并加工來形成。作為絕緣層413，典型地可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鉿膜、氧化鎵膜、氮化硅膜、氮化鋁膜、氮氧化硅膜、氮氧化鋁膜等無機絕緣膜的單層或疊層。

當使與氧化物半導體膜403接觸的絕緣層413(當絕緣層413具有疊層結(jié)構(gòu)時，與氧化物半導體膜403接觸的膜)成為包含多量的氧的狀態(tài)時，可以將絕緣層413有效地用作對氧化物半導體膜403供應氧的供應源。

在本實施方式中，作為絕緣層413，利用濺射法形成200nm厚的氧化硅膜。通過對氧化硅膜選擇性地進行蝕刻，形成截面形狀為梯形或三角形且截面形狀的下端部的錐角為60°以下，優(yōu)選為45°以下，更優(yōu)選為30°以下的絕緣層413。另外，絕緣層413的平面形狀為矩形。另外，在本實施方式中，利用光蝕刻工序在氧化硅膜上形成抗蝕劑掩模并選擇性地進行蝕刻將絕緣層413的下端部的錐角形成為30°左右。

可以在形成絕緣層413之后進行加熱處理。在本實施方式中，在氮氣氛下以300℃進行1小時的加熱處理。

接著，在柵電極層401、柵極絕緣膜402、氧化物半導體膜403及絕緣層413上形成成為源電極層和漏電極層(包括由與此相同的層形成的布線)的導電膜445(參照圖2b)。

作為該導電膜445，使用能夠承受在后面進行的加熱處理的材料。作為用于源電極層及漏電極層的導電膜445，例如可以使用含有選自al、cr、cu、ta、ti、mo、w中的元素的金屬膜或以上述元素為成分的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鉬膜、氮化鎢膜)等。此外，還可以采用在al、cu等的金屬膜的下側(cè)和上側(cè)的一方或雙方層疊ti、mo、w等高熔點金屬膜或它們的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鉬膜、氮化鎢膜)的結(jié)構(gòu)。另外，作為用于源電極層及漏電極層的導電膜445，也可以使用導電金屬氧化物。作為導電金屬氧化物，可以使用氧化銦(in2o3)、氧化錫(sno2)、氧化鋅(zno)、氧化銦-氧化錫(in2o3-sno2，簡稱為ito)、氧化銦-氧化鋅(in2o3-zno)或使它們的金屬氧化物材料包含氧化硅的材料。

通過光刻工序在導電膜445上形成抗蝕劑掩模448a、448b，并且選擇性地進行蝕刻來形成源電極層405a及漏電極層405b(參照圖2c)。在形成源電極層405a及漏電極層405b之后去除抗蝕劑掩模。

在導電膜445的蝕刻中，使用含有鹵素元素的氣體442。作為含有鹵素元素的氣體442，例如可以使用含有六氟化硫(sf6)、四氟化碳(cf4)、氯(cl2)、三氯化硼(bcl3)、四氯化硅(sicl4)、四氯化碳(ccl4)等的氣體。

作為蝕刻方式，可以使用平行平板型rie(reactiveionetching，反應離子蝕刻)法或icp蝕刻法。適當?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(施加到線圈型電極的電力量、施加到襯底一側(cè)的電極的電力量、襯底一側(cè)的電極溫度等)，以便能夠蝕刻為所希望的加工形狀。

在本實施方式中，作為導電膜445使用通過濺射法形成的100nm厚的鈦膜、400nm厚的鋁膜及100nm厚的鈦膜的疊層。作為導電膜445的蝕刻，利用干蝕刻法對鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層進行蝕刻來形成源電極層405a及漏電極層405b。

在本實施方式中，在以第一蝕刻條件對上層的鈦膜及鋁膜的兩層進行蝕刻之后，以第二蝕刻條件去除殘留的下層的鈦膜。注意，第一蝕刻條件為：利用蝕刻氣體(bcl3∶cl2＝750sccm∶150sccm)；偏壓功率為1500w；icp電源功率為0w；壓力為2.0pa。第二蝕刻條件為：利用蝕刻氣體(bcl3∶cl2＝700sccm∶100sccm)；偏壓功率為750w；icp電源功率為0w；壓力為2.0pa。

形成的源電極層405a的溝道長度方向的端部的一方位于絕緣層413的上表面或側(cè)面，漏電極層405b的溝道長度方向的端部的一方位于絕緣層413的上表面或側(cè)面。另外，如圖1a和1c所示，氧化物半導體膜403的溝道寬度方向的長度(w1)大于源電極層405a及漏電極層405b的溝道寬度方向的長度(w2)。因此，源電極層405a的溝道寬度方向的端部位于氧化物半導體膜403上，漏電極層405b的溝道寬度方向的端部位于氧化物半導體膜403上。因此，在為了形成源電極層405a及漏電極層405b而對導電膜445進行蝕刻加工時，氧化物半導體膜403的部分區(qū)域(不與源電極層405a、漏電極層405b和絕緣層413中的任何一個重疊的區(qū)域)暴露在含有鹵素元素的氣體442中。

當氧化物半導體膜403暴露于含有鹵素元素的氣體442中并且當該蝕刻氣體中含有的鹵素元素殘留在氧化物半導體膜403的表面時，有時因鹵素元素氧化物半導體膜403中的氧被抽出而使氧化物半導體膜403的界面附近形成氧缺陷。另外，含有鹵素元素的蝕刻氣體中的鹵素元素之外的元素(例如，硼)也可能成為導致氧化物半導體膜403的背溝道低電阻化(n型化)的主要原因之一。

因此，在形成源電極層405a及漏電極層405b之后，進行去除氧化物半導體膜403表面及其附近的雜質(zhì)(這里指包含于蝕刻氣體中的元素)的處理(參照圖2d)。作為雜質(zhì)去除處理，可以利用溶液進行處理或者利用使用氧或一氧化二氮的等離子體處理來進行。作為溶液，優(yōu)選使用水、堿性溶液(例如，顯影液、過氧化氫氨水)、酸性溶液(例如，稀氫氟酸(被稀釋為1/100的稀釋(0.5％氫氟酸)、優(yōu)選被稀釋為1/10³以上且1/10⁵以下的氫氟酸))。另外，作為雜質(zhì)去除處理也可以組合上述處理，例如，可以先進行利用氧等離子體處理，然后進行利用稀氫氟酸的處理。

圖15示出利用二次離子質(zhì)譜分析(sims：secondaryionmassspectrometry)對沒有進行洗滌處理制造的晶體管的氧化物半導體膜中的氯濃度進行測量的結(jié)果。樣品的晶體管除了沒有進行洗滌處理之外其他的結(jié)構(gòu)都與本實施方式的晶體管440相同，并且樣品的晶體管使用與本實施方式的晶體管440相同的材料及方法制造。另外，測量范圍是沒有形成用作溝道保護膜的絕緣層的區(qū)域，在深度方向上層疊有為保護絕緣膜的氧氮化硅膜(厚度400nm)、為氧化物半導體膜的igzo膜、為柵極絕緣膜的氧氮化硅膜。該測量從保護絕緣膜向深度方向進行。

如圖15所示，為氧化物半導體膜的igzo膜中的氯濃度高于1×10¹⁹atoms/cm³，由此可知氧化物半導體膜中含有氯。

在本實施方式中，在形成源電極層405a及漏電極層405b之后，通過對暴露于蝕刻氣體中的氧化物半導體膜403進行雜質(zhì)去除處理，可以去除包含于蝕刻氣體中的元素(例如，氯、硼)。例如，可以將雜質(zhì)去除處理后的氧化物半導體膜403表面的氯濃度降至5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)，硼濃度降至5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)。

通過上述工序可以制造本實施方式的晶體管440(參照圖2e)。

另外，也可以設(shè)置覆蓋晶體管440的層間絕緣膜408以及用來降低因晶體管440的表面凹凸的平坦化絕緣膜409。

層間絕緣膜408可以使用與絕緣層413相同的材料及方法形成。例如，利用cvd法形成400nm厚的氧氮化硅膜。或者，也可以在形成層間絕緣膜408之后進行加熱處理。例如，在氮氣氛下以300℃進行1小時的加熱處理。

另外，可以設(shè)置致密性高的無機絕緣膜作為層間絕緣膜408。例如，作為層間絕緣膜408，利用濺射法形成氧化鋁膜。通過形成高密度(膜密度為3.2g/cm³以上，優(yōu)選為3.6g/cm³以上)的氧化鋁膜，可以使晶體管440具有穩(wěn)定的電特性。膜密度可以利用盧瑟福背散射光譜學法(rbs：rutherfordbackscatteringspectrometry)、x射線反射(xrr：x-rayreflectometry)進行測量。

氧化鋁膜可以用作晶體管440的保護絕緣膜，其具有高遮斷效果(阻擋效果)，即不使氫、水分等雜質(zhì)和氧的雙方透過膜的效果。

因此，氧化鋁膜能夠防止在制造工序中及制造之后成為變動要因的氫、水分等雜質(zhì)混入到氧化物半導體膜403以及防止從氧化物半導體膜403釋放作為構(gòu)成氧化物半導體的主要成分材料的氧。

作為平坦化絕緣膜409，可以使用聚酰亞胺類樹脂、丙烯酸類樹脂、苯并環(huán)丁烯類樹脂等的有機材料。此外，除了上述有機材料之外，還可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)等。另外，也可以層疊多個由上述材料形成的絕緣膜來形成平坦化絕緣膜。

例如，作為平坦化絕緣膜409可以形成厚度為1500nm的丙烯酸樹脂膜。丙烯酸樹脂膜利用涂敷法進行涂敷后通過焙燒(例如，在氮氣氛下以250℃進行1小時)而形成。

在形成絕緣膜409后，也可以進行加熱處理。例如，在氮氣氛下以250℃進行1小時的加熱處理。

如此，可以在形成晶體管440之后進行加熱處理。另外，可以進行多次加熱處理。

如上所述，通過進行去除包含于蝕刻氣體中的元素的雜質(zhì)去除處理，可以防止因包含于蝕刻氣體中的鹵素元素抽出氧化物半導體膜403表面及其附近的氧或者包含于蝕刻氣體中的鹵素以外的元素導致的氧化物半導體膜403的背溝道的低電阻化(n型化)。因此，通過使用該氧化物半導體膜403，可以形成具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的晶體管440。

圖3a至3c示出根據(jù)本實施方式的晶體管的另一個結(jié)構(gòu)。另外，圖3a是晶體管450的平面圖，圖3b是沿著圖3a的x3-y3的截面圖，圖3c是沿著圖3a的x4-y4的截面圖。

圖3a至3c所示的晶體管450示出通過上述雜質(zhì)去除處理露出于源電極層405a及漏電極層405b的區(qū)域的氧化物半導體膜403被蝕刻而該區(qū)域的厚度變薄的例子。例如，當以1/10³的比例稀釋的氫氟酸(0.05％氫氟酸)對igzo膜進行處理時，每秒膜厚度減少1nm至3nm，而當以2/10⁵的比例稀釋的氫氟酸(0.0025％氫氟酸)對igzo膜進行處理時，每秒膜厚度減少0.1nm左右。

晶體管450中的氧化物半導體膜403的與絕緣層413、源電極層405a或漏電極層405b重疊的區(qū)域的厚度厚于不與絕緣層413、源電極層405a和漏電極層405b中的任何一個重疊的區(qū)域的厚度。除了氧化物半導體膜403的厚度之外，晶體管450可以與晶體管440具有相同的結(jié)構(gòu)。

另外，也可以利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的等離子體處理對設(shè)置在氧化物半導體膜403上的絕緣層413進行加工。此時，優(yōu)選在進行完用來形成絕緣層413的蝕刻處理之后進行雜質(zhì)去除處理。雜質(zhì)去除處理可以使用與上述源電極層405a及漏電極層405b形成后的雜質(zhì)去除處理相同的方法。

在形成絕緣層413之后進行第一雜質(zhì)去除處理，當在形成源電極層405a及漏電極層405b之后進行第二雜質(zhì)去除處理時，有時根據(jù)雜質(zhì)去除處理的條件氧化物半導體膜403被部分蝕刻。

圖4a至4c所示的晶體管460是經(jīng)過上述第一雜質(zhì)去除處理、第二雜質(zhì)去除處理氧化物半導體膜403的厚度變薄了的例子。另外，圖4a是晶體管460的平面圖，圖4b是沿著圖4a的x5-y5的截面圖，圖4c是沿著圖4a的x6-y6的截面圖。

晶體管460是經(jīng)過第一雜質(zhì)去除處理氧化物半導體膜403的不與絕緣層413重疊的區(qū)域的厚度減少且經(jīng)過第二雜質(zhì)去除處理不與絕緣層413、源電極層405a和漏電極層405b中的任何一個重疊的區(qū)域的厚度減少的例子。因此，晶體管460中的氧化物半導體膜403的與源電極層405a及漏電極層405b重疊的區(qū)域的厚度厚于不與絕緣層413、源電極層405a和漏電極層405b中的任何一個重疊的區(qū)域的厚度，而與絕緣層413重疊的區(qū)域的厚度厚于與源電極層405a及漏電極層405b重疊的區(qū)域的厚度。

另外，本實施方式不局限于此，例如，有時經(jīng)過第一雜質(zhì)去除處理氧化物半導體膜403的部分區(qū)域(不與絕緣層413重疊的區(qū)域)的厚度減少而經(jīng)過第二雜質(zhì)去除處理氧化物半導體膜403的厚度不發(fā)生減少。

另外，經(jīng)過形成源電極層405a及漏電極層405b之后的雜質(zhì)去除處理(或者，通過進行形成絕緣層413后的第一雜質(zhì)去除處理和形成源電極層405a及漏電極層405b后的第二雜質(zhì)去除處理的雙方)，有時不與絕緣層413、源電極層405a和漏電極層405b中的任何一個重疊的區(qū)域的氧化物半導體膜403被去除。

圖5a至5c所示的晶體管470是不與絕緣層413、源電極層405a、和漏電極層405b中的任何一個重疊的區(qū)域的氧化物半導體膜403被去除了的例子。圖5a是晶體管470的平面圖，圖5b是沿著圖5a的x7-y7的截面圖，圖5c是沿著圖5a的x8-y8的截面圖。

晶體管470是經(jīng)過雜質(zhì)去除處理氧化物半導體膜403的不與絕緣層413、源電極層405a和漏電極層405b中的任何一個重疊的區(qū)域被去除的例子。因此，晶體管470中的氧化物半導體膜403的整個區(qū)域與絕緣層413、源電極層405a和漏電極層405b中的至少一個重疊。

通過使用經(jīng)過雜質(zhì)去除處理的氧化物半導體膜403制造半導體裝置，可以使氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與絕緣層413、源電極層405a或漏電極層405b的界面附近)的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、氟、硼等)的濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)。

因此，使用氧化物半導體膜403可以提供包括具有穩(wěn)定的電特性的晶體管的可靠性高的半導體裝置。另外，可以高成品率地制造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現(xiàn)高生產(chǎn)化。

以上，本實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等適當?shù)亟M合而使用。

實施方式2

在本實施方式中，參照圖6a至圖8c說明與實施方式1不同的半導體裝置及半導體裝置的制造方法的一個方式。在本實施方式中，作為半導體裝置的一個例子示出具有氧化物半導體膜的晶體管。

晶體管既可以采用形成一個溝道形成區(qū)的單柵結(jié)構(gòu)，又可以采用形成兩個溝道形成區(qū)的雙柵結(jié)構(gòu)(double-gate)，還可以采用形成三個溝道形成區(qū)的三柵結(jié)構(gòu)。或者，也可以是具有隔著柵極絕緣膜配置在溝道形成區(qū)上下的兩個柵電極層的雙柵型。

圖6a至6c所示的晶體管480為底柵結(jié)構(gòu)之一并也稱為交錯型晶體管的晶體管的一個例子。另外，圖6a是晶體管480的平面圖，圖6b是沿著圖6a的x9-y9的截面圖，圖6c是沿著圖6a的x10-y10的截面圖。

圖6a至6c所示的晶體管480包括：設(shè)置在具有絕緣表面的襯底400上的柵電極層401；設(shè)置在電極層401上的柵極絕緣膜402；設(shè)置在柵極絕緣膜402上的島狀的氧化物半導體膜403；設(shè)置在氧化物半導體膜403上并與柵電極層401重疊的絕緣層413；接觸于氧化物半導體膜403及絕緣層413的源電極層405a及漏電極層405b。另外，作為晶體管480的構(gòu)成要素還可以包括：設(shè)置在襯底400上的基底絕緣膜436；覆蓋晶體管480的層間絕緣膜408；以及平坦化絕緣膜409。

在晶體管480中，源電極層405a及漏電極層405b的溝道寬度方向長度w2比氧化物半導體膜403的溝道寬度方向長度w1長，源電極層405a及漏電極層405b覆蓋氧化物半導體膜的溝道寬度方向的端部。即，氧化物半導體膜403的不與絕緣層413重疊的區(qū)域被源電極層405a及漏電極層405b覆蓋。

除了源電極層405a及漏電極層405b的溝道寬度方向長度w2比氧化物半導體膜403的溝道寬度方向長度w1長之外，晶體管480的其他的結(jié)構(gòu)可以采用與晶體管440相同的結(jié)構(gòu)。

這里，在晶體管480的制造工序中對氧化物半導體膜403的表面進行了雜質(zhì)去除處理，因此可以防止用來形成絕緣層413的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素作為雜質(zhì)殘留。由此，可以使氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與源電極層405a或漏電極層405b的界面附近)的鹵素元素等的濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)，具體而言，可以使氯的濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)。另外，還可以使氟的濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)，硼的濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)。如此，引起氧化物半導體膜的低電阻化的雜質(zhì)減少，由此可以實現(xiàn)使用該氧化物半導體膜的半導體裝置的高可靠性化。

使用圖7a至7e對該晶體管480的制造方法進行說明。

首先，在襯底400上形成基底絕緣膜436、柵電極層401、柵極絕緣膜402及氧化物半導體膜403，并以覆蓋氧化物半導體膜403的方式形成絕緣膜443(參照圖7a)。這里，襯底400、基底絕緣膜436、柵電極層401、柵極絕緣膜402及氧化物半導體膜403的材料、制造方法等可以與實施方式1所示的晶體管440相同。另外，絕緣膜443的材料、制造方法等也可以參照晶體管440的絕緣層413的材料及成膜方法。

接著，利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體442的等離子體處理加工絕緣膜443，來在與柵電極層401重疊的位置形成用作溝道保護膜的絕緣層413(參照圖7b)。作為該蝕刻處理，利用光刻工序在絕緣膜443上形成抗蝕劑掩模444并對其進行選擇性的蝕刻，在形成絕緣層413之后去除抗蝕劑掩模444。由此，以與柵電極層401重疊并在氧化物半導體膜403的溝道形成區(qū)上且與其接觸的方式形成絕緣層413。

這里，絕緣層413的截面形狀為梯形或三角形，截面形狀的下端部的錐角為60°以下，優(yōu)選為45°以下，更優(yōu)選為30°以下。

作為蝕刻法優(yōu)選進行干蝕刻，例如可以使用平行平板rie法、icp蝕刻法等。以能夠蝕刻為所希望的加工形狀的方式，適當?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(施加到線圈型電極的電力量、施加到襯底一側(cè)的電極的電力量、襯底一側(cè)的電極溫度等)。

作為含有鹵素元素的蝕刻氣體442，可以使用含有氟的氣體或含有氯的氣體等。作為含有氟的氣體，例如可以舉出四氟化碳(cf4)、六氟化硫(sf6)、三氟化氮(nf3)、三氟甲烷(chf3)、八氟環(huán)丁烷(c4f8)等。當作為絕緣膜443使用含有氧化硅等的絕緣膜時，通過使用上述含有氟的氣體可以容易地進行蝕刻。此外，作為含有鹵的氣體，例如可以舉出氯(cl2)、三氯化硼(bcl3)、四氯化硅(sicl4)或四氯化碳(ccl4)等。當作為絕緣膜443采用包含氧化鋁等的絕緣膜時，通過采用上述含氯的氣體，可以容易地進行蝕刻。

另外，在本實施方式中，使用cf4對由氧化硅構(gòu)成的絕緣膜443進行選擇性的蝕刻，將絕緣層413的下端部的錐角形成為大致30°。

像這樣，形成圖7b所示的絕緣層413的蝕刻工序使用含有鹵素元素的蝕刻氣體442。但是，當氧化物半導體膜403暴露于含有鹵素元素的蝕刻氣體442中時，含有鹵素元素的蝕刻氣體442抽出氧化物半導體膜403中的氧，而有可能導致氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與源電極層405a或漏電極層405b的界面附近)形成氧缺陷。當氧化物半導體膜403產(chǎn)生氧缺陷時，氧化物半導體膜403的背溝道側(cè)被低電阻化(n型化)而可能導致形成寄生溝道。

例如，當作為氧化物半導體膜403使用含有銦的氧化物半導體材料并且作為以接觸于氧化物半導體膜403的方式設(shè)置在氧化物半導體膜403上的絕緣層413的加工使用含有三氟化硼(bcl3)的蝕刻氣體時，有時氧化物半導體膜中的in-o-in鍵與蝕刻氣體中的cl發(fā)生反應而變成包含in-cl鍵和氧脫離了的in元素的膜。由于氧脫離了的in元素具有懸空鍵，因此在氧化物半導體膜403中發(fā)生氧脫離的部分中存在氧缺陷。

另外，包含鹵素元素的蝕刻氣體中的鹵素以外的元素(例如，硼)也是導致氧化物半導體膜403的背溝道側(cè)低電阻化(n型化)的主要原因之一。

因此，在形成絕緣層413后，為了防止絕緣層413的表面及氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與源電極層405a或漏電極層405b的界面附近)殘留含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素，進行雜質(zhì)去除處理(參照圖7c)。這里，作為上述雜質(zhì)，例如可以舉出氯、氟、硼等。

作為該雜質(zhì)去除處理，可以利用等離子體處理或者利用溶液的處理。作為等離子體處理，優(yōu)選使用氧等離子體處理或一氧化二氮等離子體處理等。另外，在等離子體處理中可以使用稀有氣體(典型的有氬)。另外，作為利用溶液的處理，優(yōu)選使用利用稀氫氟酸溶液的清洗處理。例如，在使用稀氫氟酸溶液的情況下，將稀氫氟酸稀釋為1/102至1/10⁵左右，優(yōu)選將其稀釋為1/10³至1/10⁵左右。另外，作為利用溶液的處理還可以進行利用tmah溶液等的堿性溶液的處理。另外，也可以使用水代替溶液進行清洗處理。

如此通過進行雜質(zhì)去除處理，氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與源電極層405a或漏電極層405b的界面附近)的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、氟、硼等)的濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)。如此，可以去除引起氧化物半導體膜的低電阻化的雜質(zhì)，由此可以實現(xiàn)使用該氧化物半導體膜的半導體裝置的高可靠性化。

另外，也可以在形成絕緣層413之后進行加熱處理。在本實施方式中，在氮氣氣氛中，以300℃進行一小時加熱處理。

接著，在柵電極層401、柵極絕緣膜402、氧化物半導體膜403及絕緣層413上形成導電膜，并對該導電膜進行選擇性的蝕刻形成源電極層405a及漏電極層405b(包括使用與其相同的層形成的布線)(參照圖7d)。在形成抗蝕劑掩模后使用光刻工序形成源電極層405a、漏電極層405b，在形成源電極層405a、漏電極層405b之后去除抗蝕劑掩模。其結(jié)果，漏電極層405b的端部位于絕緣層413的上表面或側(cè)面，源電極層405a的端部位于絕緣層413的上表面或側(cè)面。

這里，源電極層405a及漏電極層405b以覆蓋氧化物半導體膜403的不與絕緣層413重疊的區(qū)域的方式形成。因此，如圖6c所示，源電極層405a及漏電極層405b的溝道寬度方向的長度w2比氧化物半導體膜403的溝道寬度方向的長度w1長，因此氧化物半導體膜403的溝道寬度方向的端部也被源電極層405a及漏電極層405b覆蓋。

這里，源電極層405a及漏電極層405b的材料、制造方法等可以與實施方式1所示的晶體管440相同。

在本實施方式中，作為導電膜使用通過濺射法形成的100nm厚的鈦膜、400nm厚的鋁膜及100nm厚的鈦膜的疊層。

在本實施方式中，作為導電膜的蝕刻，利用作為蝕刻氣體使用cl2和bcl3的干蝕刻法對鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層進行蝕刻來形成源電極層405a及漏電極層405b。

如上所述，當使用含有鹵素元素的蝕刻氣體時，半導體裝置暴露于該蝕刻氣體中。但是，在本實施方式中，在氧化物半導體膜被絕緣層413、源電極層405a及漏電極層405b覆蓋的情況下對導電膜進行蝕刻，而可以防止氧化物半導體膜直接暴露于含有鹵素元素的蝕刻氣體中。

通過上述工序，可以制造本實施方式所示的晶體管480(參照圖7e)。

并且，可以如圖7e所示地，在晶體管480上形成層間絕緣膜408及平坦化絕緣膜409。這里，層間絕緣膜408及平坦化絕緣膜409的材料、制造方法等可以與實施方式1所示的晶體管440相同。

另外，在晶體管480中示出氧化物半導體膜403的厚度在整體上大致均勻的例子，但是本實施方式不局限于此。使用圖8a至8c對與晶體管480不同方式的晶體管490進行說明。

圖8a至8c所示的晶體管490為底柵結(jié)構(gòu)之一并也稱為交錯型晶體管的晶體管的一個例子。另外，圖8a是晶體管490的平面圖，圖8b是沿著圖8a的x11-y11的截面圖，圖8c是沿著圖8a的x12-y12的截面圖。

圖8a至8c所示的晶體管490示出通過上述雜質(zhì)去除處理露出于絕緣層413的區(qū)域的氧化物半導體膜403被蝕刻而該區(qū)域的厚度變薄的例子。

晶體管490與晶體管480的不同之處為氧化物半導體膜403的與絕緣層413接觸并與其重疊的區(qū)域的厚度厚于與源電極層405a或漏電極層405b接觸并與其重疊的區(qū)域。另外，由于晶體管490的其他的部分的結(jié)構(gòu)與晶體管480相同，其他的各結(jié)構(gòu)的詳細內(nèi)容可以參照晶體管480。

晶體管490可以使用與晶體管480同樣的方法形成，如圖7c所示，為了防止含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素作為雜質(zhì)殘留在絕緣層413的表面及氧化物半導體膜403的表面(氧化物半導體膜403與源電極層405a或漏電極層405b的界面附近)，進行雜質(zhì)去除處理。作為該雜質(zhì)去除處理，可以與圖7c所示的工序同樣地利用等離子體處理或者利用溶液的處理。作為等離子體處理，優(yōu)選使用氧等離子體處理或一氧化二氮等離子體處理等。另外，在等離子體處理中可以使用稀有氣體(典型的有氬)。另外，作為利用溶液的處理，優(yōu)選使用利用稀氫氟酸溶液的清洗處理。例如，在使用稀氫氟酸溶液的情況下，將稀氫氟酸稀釋為1/10²至1/10⁵左右，優(yōu)選將其稀釋為1/10³至1/10⁵左右。另外，作為利用溶液的處理還可以進行利用tmah溶液等的堿性溶液的處理。另外，也可以使用水代替溶液進行清洗處理。

像這樣作為氧化物半導體膜403的表面的雜質(zhì)去除處理，可以如圖7c所示地對暴露于含有鹵素元素的蝕刻氣體中的氧化物半導體膜403的表面進行等離子體處理或使用溶液的處理。即，可以將作為雜質(zhì)殘留在氧化物半導體膜403的表面的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素與氧化物半導體膜403的一部分一起去除。由此，在氧化物半導體膜403中，與絕緣層413重疊的區(qū)域的厚度厚于與源電極層405a或漏電極層405b重疊的區(qū)域的厚度。例如，當以1/10³的比例稀釋的氫氟酸(0.05％氫氟酸)對igzo膜進行處理時，每秒膜厚度減少1nm至3nm，而當以2/10⁵的比例稀釋的氫氟酸(0.0025％氫氟酸)對igzo膜進行處理時，每秒膜厚度減少0.1nm左右。

如上所述，如本實施方式所示，通過使用經(jīng)過雜質(zhì)去除處理的氧化物半導體膜制造半導體裝置，可以使氧化物半導體膜的表面(氧化物半導體膜與絕緣層、源電極層或漏電極層的界面附近)的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、氟、硼等)的濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)。

因此，可以提供使用氧化物半導體膜的具有穩(wěn)定的電特性的晶體管的可靠性高的半導體裝置。另外，可以高成品率地制造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現(xiàn)高生產(chǎn)化。

以上，本實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等適當?shù)亟M合而使用。

實施方式3

通過使用實施方式1或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管可以制造具有顯示功能的半導體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，通過將包括晶體管的驅(qū)動電路的一部分或整個部分與像素部一體地形成在相同的襯底上，可以形成系統(tǒng)整合型面板(system-on-panel)。

在圖9a中，以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002的方式設(shè)置密封劑4005，使用第二襯底4006進行密封。在圖9a中，在第一襯底4001上的與由密封劑4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在另行準備的襯底上的掃描線驅(qū)動電路4004、信號線驅(qū)動電路4003。此外，供應到另行形成的信號線驅(qū)動電路4003、掃描線驅(qū)動電路4004或者像素部4002的各種信號及電位從fpc(flexibleprintedcircuit，柔性印刷電路)4018a、4018b供應。

在圖9b和9c中，以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動電路4004的方式設(shè)置有密封劑4005。此外，在像素部4002和掃描線驅(qū)動電路4004上設(shè)置有第二襯底4006。因此，像素部4002及掃描線驅(qū)動電路4004與顯示元件一起由第一襯底4001、密封劑4005以及第二襯底4006密封。在圖9b和9c中，在第一襯底4001上的與由密封劑4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在另行準備的襯底上的信號線驅(qū)動電路4003。在圖9b和9c中，供應到另行形成的信號線驅(qū)動電路4003、掃描線驅(qū)動電路4004或者像素部4002的各種信號及電位從fpc4018供應。

此外，圖9b和9c示出另行形成信號線驅(qū)動電路4003并且將其安裝到第一襯底4001的實例，但是不局限于該結(jié)構(gòu)。既可以另行形成掃描線驅(qū)動電路并進行安裝，又可以僅另行形成信號線驅(qū)動電路的一部分或者掃描線驅(qū)動電路的一部分并進行安裝。

另外，對另行形成的驅(qū)動電路的連接方法沒有特別的限制，而可以采用cog(chip0nglass，玻璃覆晶封裝)方法、引線鍵合方法或者tab(tapeautomatedbonding，卷帶式自動接合)方法等。圖9a是通過cog方法安裝信號線驅(qū)動電路4003、掃描線驅(qū)動電路4004的例子，圖9b是通過cog方法安裝信號線驅(qū)動電路4003的例子，而圖9c是通過tab方法安裝信號線驅(qū)動電路4003的例子。

此外，顯示裝置包括顯示元件為密封狀態(tài)的面板和在該面板中安裝有ic諸如控制器等的模塊。

注意，本說明書中的顯示裝置是指圖像顯示裝置、顯示裝置或光源(包括照明裝置)。另外，顯示裝置還包括：安裝有諸如fpc、tab膠帶或tcp的連接器的模塊；在tab膠帶或tcp的端部設(shè)置有印刷線路板的模塊；或者通過cog方式將ic(集成電路)直接安裝到顯示元件的模塊。

此外，設(shè)置在第一襯底上的像素部及掃描線驅(qū)動電路具有多個晶體管，可以應用實施方式1或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管。

作為設(shè)置在顯示裝置中的顯示元件，可以使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)、發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件將由電流或電壓控制亮度的元件包括在其范疇內(nèi)，具體而言，包括無機el(electroluminescence，電致發(fā)光)、有機el等。此外，也可以應用如電子墨水等的因電作用而對比度發(fā)生變化的顯示媒介。

參照圖9a至圖11b對半導體裝置的一個方式進行說明。圖11a和11b是沿著圖9b的線m-n的截面圖。

如圖9a至9c及圖11a和11b所示，半導體裝置包括連接端子電極4015及端子電極4016，連接端子電極4015及端子電極4016通過各向異性導電膜4019電連接到fpc4018、4018b所具有的端子。

連接端子電極4015由與第一電極層4030相同的導電膜形成，并且，端子電極4016由與晶體管4010、晶體管4011的柵電極層相同的導電膜形成。

此外，設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002、掃描線驅(qū)動電路4004具有多個晶體管，在圖11a和11b中例示出像素部4002所包含的晶體管4010、掃描線驅(qū)動電路4004所包含的晶體管4011。在圖11a中，在晶體管4010及晶體管4011上設(shè)置有絕緣膜4020，在圖11b中還設(shè)置有絕緣膜4021。

作為晶體管4010及晶體管4011，可以使用實施方式1或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管。在本實施方式中示出使用具有與實施方式1所示的晶體管440相同的結(jié)構(gòu)的晶體管的例子。晶體管4010及晶體管4011是在氧化物半導體膜上設(shè)置有用作溝道保護膜的絕緣層的底柵結(jié)構(gòu)的反交錯型晶體管。

晶體管4010、4011以與實施方式1所示的晶體管440相同的結(jié)構(gòu)及制造方法形成。其制造方法如下：通過使用鹵素等離子體的蝕刻工序形成源電極層及漏電極層，然后進行去除氧化物半導體膜表面及其附近的雜質(zhì)(具體地，包含于蝕刻氣體中的元素)的工序。另外，也可以在利用使用鹵素等離子體的蝕刻工序形成用作溝道保護膜的絕緣層之后進行雜質(zhì)去除處理。作為雜質(zhì)去除處理，例如優(yōu)選使用稀氫氟酸處理、使用氧或一氧化二氮的等離子體處理等。

由于可以防止氧化物半導體膜表面及其附近被包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)污染，因此可以使晶體管4010、4011的氧化物半導體膜表面的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、硼等)的濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)。

因此，作為圖9a至9c及圖11a和11b所示的本實施方式的使用氧化物半導體膜且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管4010、4011的半導體裝置，可以提供可靠性高的晶體管。另外，可以高成品率地制造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現(xiàn)高生產(chǎn)化。

此外，還可以在與驅(qū)動電路用晶體管4011的氧化物半導體膜的溝道形成區(qū)域重疊的位置再設(shè)置導電層。通過將導電層設(shè)置在與氧化物半導體膜的溝道形成區(qū)域重疊的位置，可以進一步降低偏壓溫度試驗(bt試驗)前后的晶體管4011的閾值電壓的變化量。此外，導電層的電位既可以與晶體管4011的柵電極層的電位相同，又可以不同，并且，該導電層還可以用作第二柵電極層。此外，導電層的電位也可以為gnd或0v或者也可以為浮動狀態(tài)。

此外，該導電層還具有遮蔽外部的電場的功能，即不使外部的電場作用到內(nèi)部(包括晶體管的電路部)的功能(尤其是，遮蔽靜電的靜電遮蔽功能)。利用導電層的遮蔽功能，可以防止由于靜電等外部的電場的影響而使晶體管的電特性變動。

設(shè)置在像素部4002中的晶體管4010電連接到顯示元件，而構(gòu)成顯示面板。顯示元件只要能夠進行顯示就沒有特別的限制，而可以使用各種各樣的顯示元件。

圖11a示出作為顯示元件使用液晶元件的液晶顯示裝置的例子。在圖11a中，作為顯示元件的液晶元件4013包含第一電極層4030、第二電極層4031以及液晶層4008。另外，以夾持液晶層4008的方式設(shè)置有用作取向膜的絕緣膜4032、4033。第二電極層4031設(shè)置在第二襯底4006一側(cè)，第一電極層4030和第二電極層4031夾著液晶層4008而層疊。

此外，間隔物4035是通過對絕緣膜選擇性地進行蝕刻而獲得的柱狀間隔物，并且它是為控制液晶層4008的膜厚(液晶盒間隙(cellgap))而設(shè)置的。另外，也可以使用球狀間隔物。

當作為顯示元件使用液晶元件時，可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。上述液晶材料(液晶組成物)根據(jù)條件而呈現(xiàn)膽甾相、近晶相、立方相、手性向列相、各向同性相等。

另外，也可以將不使用取向膜的呈現(xiàn)藍相的液晶組成物用于液晶層4008。在此情況下，液晶層4008與第一電極層4030及第二電極層4031接觸。藍相是液晶相的一種，是指當使膽甾相液晶的溫度上升時從膽甾相轉(zhuǎn)變到各向同性相之前出現(xiàn)的相。藍相可以使用混合液晶及手性試劑的液晶組成物呈現(xiàn)。此外，為了擴大呈現(xiàn)藍相的溫度范圍，對呈現(xiàn)藍相的液晶組成物添加聚合性單體及聚合引發(fā)劑等，進行高分子穩(wěn)定化的處理來可以形成液晶層。由于呈現(xiàn)藍相的液晶組成物的響應時間短，并且其具有光學各向同性，所以不需要取向處理，且視角依賴性小。另外，由于不需要設(shè)置取向膜而不需要摩擦處理，因此可以防止由于摩擦處理而引起的靜電破壞，并可以降低制造工序中的液晶顯示裝置的不良、破損。從而，可以提高液晶顯示裝置的生產(chǎn)率。在使用氧化物半導體膜的晶體管中，晶體管的電特性因靜電的影響而有可能顯著地變動而越出設(shè)計范圍。因此，將呈現(xiàn)藍相的液晶組成物用于具有使用氧化物半導體膜的晶體管的液晶顯示裝置是更有效的。

此外，液晶材料的固有電阻為1×10⁹ω.cm以上，優(yōu)選為1×10¹¹ω.cm以上，更優(yōu)選為1×10¹²ω.cm以上。另外，本說明書中的固有電阻的值為以20℃測量的值。

考慮到配置在像素部中的晶體管的漏電流等而以能夠在指定期間中保持電荷的方式設(shè)定設(shè)置在液晶顯示裝置中的存儲電容器的大小?？梢钥紤]到晶體管的截止電流等設(shè)定存儲電容器的大小。通過使用具有本說明書所公開的氧化物半導體膜的晶體管，設(shè)置具有各像素中的液晶電容的1/3以下，優(yōu)選為1/5以下的電容大小的存儲電容器，就足夠了。

使用本說明書所公開的氧化物半導體膜的晶體管可以抑制截止狀態(tài)下的電流值(截止電流值)。因此，可以延長圖像信號等電信號的保持時間，在開啟電源的狀態(tài)下也可以延長寫入間隔。因此，可以降低刷新工作的頻度，所以可以達到抑制耗電量的效果。

此外，使用本說明書所公開的氧化物半導體膜的晶體管可以得到比較高的場效應遷移率，所以能夠進行高速驅(qū)動。例如，通過將這種能夠進行高速驅(qū)動的晶體管用于液晶顯示裝置，可以在同一襯底上形成像素部中的開關(guān)晶體管及驅(qū)動電路部中的驅(qū)動晶體管。也就是說，因為作為驅(qū)動電路不需要另行使用由硅片等形成的半導體裝置，所以可以縮減半導體裝置的部件數(shù)。另外，在像素部中也通過使用能夠進行高速驅(qū)動的晶體管，可以提供高質(zhì)量的圖像。

液晶顯示裝置可以采用tn(twistednematic，扭曲向列)模式、ips(in-plane-switching，平面內(nèi)轉(zhuǎn)換)模式、ffs(fringefieldswitching，邊緣電場轉(zhuǎn)換)模式、asm(axiallysymmetricalignedmicro-cell，軸對稱排列微單元)模式、ocb(opticalcompensatedbirefringence，光學補償彎曲)模式、flc(ferroelectricliquidcrystal，鐵電性液晶)模式、aflc(antiferroelectricliquidcrystal，反鐵電性液晶)模式等。

此外，也可以使用常黑型液晶顯示裝置，例如采用垂直配向(va)模式的透過型液晶顯示裝置。作為垂直配向模式，可以列舉幾個例子，例如可以使用mva(multi-domainverticalalignment，多象限垂直取向)模式、pva(patternedverticalalignment，垂直取向構(gòu)型)模式、asv(advancedsuperview，高級超視覺)模式等。另外，也可以將本實施方式應用于va型液晶顯示裝置。va型液晶顯示裝置是控制液晶顯示面板的液晶分子的排列的方式之一。va型液晶顯示裝置是在不被施加電壓時液晶分子朝向垂直于面板的方向的方式。此外，也可以使用被稱為多疇化或多疇設(shè)計的方法，即將像素(pixel)分成幾個區(qū)域(子像素)且使分子分別倒向不同方向的方法。

此外，在顯示裝置中，適當?shù)卦O(shè)置黑矩陣(遮光層)、偏振構(gòu)件、相位差構(gòu)件、抗反射構(gòu)件等的光學構(gòu)件(光學襯底)等。例如，也可以使用利用偏振襯底以及相位差襯底的圓偏振。此外，作為光源，也可以使用背光燈、側(cè)光燈等。

此外，作為像素部中的顯示方式，可以采用逐行掃描方式或隔行掃描方式等。此外，作為當進行彩色顯示時在像素中控制的顏色因素，不局限于rgb(r表示紅色，g表示綠色，b表示藍色)這三種顏色。例如，也可以采用rgbw(w表示白色)或?qū)gb追加黃色(yellow)、青色(cyan)、品紅色(magenta)等中的一種以上的顏色。另外，也可以按每個顏色因素的點使其顯示區(qū)的大小不同。但是，所公開的發(fā)明不局限于彩色顯示的顯示裝置，而也可以應用于單色顯示的顯示裝置。

此外，作為顯示裝置所包含的顯示元件，可以應用利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。利用電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)發(fā)光材料是有機化合物還是無機化合物被區(qū)分，一般地，前者被稱為有機el元件，而后者被稱為無機el元件。

在有機el元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子及空穴分別從一對電極注入到包含發(fā)光性的有機化合物的層，以使電流流過。并且，通過這些載流子(電子及空穴)重新結(jié)合，發(fā)光性的有機化合物形成激發(fā)態(tài)，當從該激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時發(fā)光。由于這種機理，這種發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。在本實施方式中，示出作為發(fā)光元件使用有機el元件的例子。

無機el元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)而分類為分散型無機el元件和薄膜型無機el元件。分散型無機el元件具有發(fā)光層，其中發(fā)光材料的粒子分散在粘合劑中，并且其發(fā)光機理是利用施主能級和受主能級的施主-受主重新結(jié)合型發(fā)光。薄膜型無機el元件具有一種結(jié)構(gòu)，其中，發(fā)光層夾在介電層之間，并且由電極夾持該夾著發(fā)光層的介電層，其發(fā)光機理是利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的定域型發(fā)光(localizedtypelightemission)。另外，這里作為發(fā)光元件使用有機el元件進行說明。

為了取出發(fā)光，使發(fā)光元件的一對電極中的至少一個具有透光性即可。并且，在襯底上形成晶體管及發(fā)光元件。發(fā)光元件可以采用下述結(jié)構(gòu)中的任何一個：從與襯底相反一側(cè)的表面取出發(fā)光的頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)；從襯底一側(cè)的表面取出發(fā)光的底部發(fā)射結(jié)構(gòu)；以及從襯底一側(cè)的表面及與襯底相反一側(cè)的表面取出發(fā)光的雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)。

圖10a、10b及圖11b示出作為顯示元件使用發(fā)光元件的發(fā)光裝置的例子。

圖10a是發(fā)光裝置的平面圖，圖10b是沿著圖10a中的鎖鏈線v1-w1、v2-w2及v3-w3切斷的截面。另外，在圖10a的平面圖中，未圖示電致發(fā)光層542及第二電極層543。

圖10a和10b所示的發(fā)光裝置在襯底500上具有晶體管510、電容元件520及布線層交叉部530，其中晶體管510與發(fā)光元件540電連接。另外，圖10a和10b示出經(jīng)過襯底500提出發(fā)光元件540所發(fā)射的光的下面發(fā)射型結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置。

作為晶體管510，可以使用實施方式1或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管。在本實施方式中示出使用具有與實施方式1所示的晶體管440相同的結(jié)構(gòu)的晶體管的例子。晶體管510是設(shè)置有用作溝道保護膜的絕緣層的底柵結(jié)構(gòu)的反交錯型晶體管。

晶體管510包含柵電極層511a、511b、柵極絕緣膜502、氧化物半導體膜512、絕緣層503以及用作源電極層或漏電極層的導電層513a、513b。

作為以與實施方式1所示的晶體管440相同的結(jié)構(gòu)及制造方法形成的晶體管510，通過使用鹵素等離子體的蝕刻工序形成導電層513a、513b之后，進行去除氧化物半導體膜表面及其附近的包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)的處理。另外，也可以在利用使用鹵素等離子體的蝕刻工序形成用作溝道保護膜的絕緣層之后進行雜質(zhì)去除處理。作為雜質(zhì)去除處理，例如優(yōu)選使用稀氫氟酸處理、使用氧或一氧化二氮的等離子體處理等。

由于可以防止氧化物半導體膜表面及其附近被包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)污染，因此可以使晶體管510的氧化物半導體膜表面的含有鹵素元素的蝕刻氣體中的元素(例如，氯、硼等)的濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)。

因此，作為圖10a和10b所示的本實施方式的使用氧化物半導體膜512且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管510的半導體裝置，可以提供可靠性高的半導體裝置。另外，可以高成品率地制造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現(xiàn)高生產(chǎn)化。

電容元件520包含導電層521a、521b、柵極絕緣膜502、氧化物半導體膜522及導電層523，其中由導電層521a、521b及導電層523夾持柵極絕緣膜502及氧化物半導體膜522。

布線層交叉部530是柵電極層511a、511b與導電層533的交叉部，柵電極層511a、511b與導電層533隔著由與柵極絕緣膜502及絕緣層503相同工序形成的絕緣層553交叉。在本實施方式所示的結(jié)構(gòu)中，在布線層交叉部530的柵電極層511a、511b與導電層533之間不僅可以設(shè)置柵極絕緣膜502還可以設(shè)置絕緣層553，因此可以降低柵電極層511a、511b與導電層533之間產(chǎn)生的寄生電容。

在本實施方式中，作為柵電極層511a及導電層521a使用30nm厚的鈦膜，作為柵電極層511b及導電層521b使用200nm厚的銅薄膜。由此，柵電極層為鈦膜與銅薄膜的疊層結(jié)構(gòu)。

氧化物半導體膜512、522使用25nm厚的igzo膜。

在晶體管510、電容元件520及布線層交叉部530上形成有層間絕緣膜504，并且在層間絕緣膜504上的與發(fā)光元件540重疊的區(qū)域中設(shè)置有濾色片層505。在層間絕緣膜504及濾色片層505上設(shè)置有用作平坦化絕緣膜的絕緣膜506。

在絕緣膜506上設(shè)置有包含依次疊層第一電極層541、電致發(fā)光層542及第二電極層543的疊層結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件540。在到達導電層513a的形成在絕緣膜506及層間絕緣膜504中的開口中第一電極層541與導電層513a接觸，由此實現(xiàn)發(fā)光元件540與晶體管510的電連接。另外，以覆蓋第一電極層541的一部分及該開口的方式設(shè)置有分隔壁507。

層間絕緣膜504可以使用利用等離子體cvd法形成的200nm以上且600nm以下厚的氧氮化硅膜。另外，絕緣膜506可以使用1500nm厚的光敏丙烯酸樹脂膜，分隔壁507可以使用1500nm厚的光敏聚酰亞胺膜。

作為濾色片層505，例如可以使用彩色的透光樹脂。作為彩色的透光樹脂，可以使用感光或非感光有機樹脂。優(yōu)選使用感光有機樹脂層，因為可以縮減抗蝕劑掩模的數(shù)量來簡化工序。

彩色是指除了黑、灰、白等的無彩色之外的顏色，濾色片層使用只透過被著色的彩色光的材料來形成。至于彩色，可以使用紅色、綠色、藍色等。另外，還可以使用青色(cyan)、品紅色(magenta)、黃色(yellow)等。只透過被著色的彩色光意味著濾色片層中的透過光在彩色光的波長中具有峰值。濾色層片考慮所包含的著色材料的濃度與光的透過率的關(guān)系以適當?shù)乜刂谱钸m合的膜厚度即可。例如，可以濾色片層505的膜厚度為1500nm以上且2000nm以下。

在圖11b所示的發(fā)光元件中，作為顯示元件的發(fā)光元件4513電連接到設(shè)置在像素部4002中的晶體管4010。另外，發(fā)光元件4513的結(jié)構(gòu)是第一電極層4030、場致發(fā)光層4511、第二電極層4031的疊層結(jié)構(gòu)，但是，不局限于所示結(jié)構(gòu)。根據(jù)從發(fā)光元件4513取出的光的方向等，可以適當?shù)馗淖儼l(fā)光元件4513的結(jié)構(gòu)。

分隔壁4510、507使用有機絕緣材料或無機絕緣材料形成。尤其是，優(yōu)選使用感光樹脂材料，在第一電極層4030、541上形成開口部，并且將該開口部的側(cè)壁形成為具有連續(xù)曲率的傾斜面。

場致發(fā)光層4511、542可以使用一個層構(gòu)成，也可以使用多個層的疊層構(gòu)成。

為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發(fā)光元件4513及發(fā)光元件540中，也可以在第二電極層4031、543及分隔壁4510、507上形成保護膜。作為保護膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、dlc膜等。

另外，為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發(fā)光元件4513、540中，也可以通過蒸鍍法形成覆蓋發(fā)光元件4513、540的包含有機化合物的層。

此外，在由第一襯底4001、第二襯底4006以及密封劑4005密封的空間中設(shè)置有填充材料4514并被密封。如此，為了不暴露于外部氣體，優(yōu)選使用氣密性高且脫氣少的保護薄膜(粘合薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等)、覆蓋材料進行封裝(封入)。

作為填充材料4514，除了氮或氬等惰性氣體以外，也可以使用紫外線固化樹脂或熱固化樹脂，例如可以使用pvc(聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、pvb(聚乙烯醇縮丁醛)或eva(乙烯-醋酸乙烯酯)。例如，作為填充材料使用氮，即可。

另外，如果需要，則也可以在發(fā)光元件的射出表面上適當?shù)卦O(shè)置諸如偏振片或者圓偏振片(包括橢圓偏振片)、相位差板(λ/4板，λ/2板)、濾色片等的光學薄膜。此外，也可以在偏振片或者圓偏振片上設(shè)置防反射膜。例如，可以進行抗眩光處理，該處理是利用表面的凹凸來擴散反射光而可以降低眩光的處理。

此外，作為顯示裝置，也可以提供驅(qū)動電子墨水的電子紙。電子紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，并具有如下優(yōu)點：與紙同樣的易讀性；其耗電量比其他顯示裝置的耗電量低；形狀薄且輕。

電泳顯示裝置可以采用各種各樣的形式。電泳顯示裝置是如下裝置，即在溶劑或溶質(zhì)中分散有包含具有正電荷的第一粒子和具有負電荷的第二粒子的多個微囊，并且通過對微囊施加電場使微囊中的粒子向相互相反的方向移動，以僅顯示集中在一方的粒子的顏色。另外，第一粒子或第二粒子包含染料，當沒有電場時不移動。此外，第一粒子的顏色和第二粒子的顏色不同(該顏色包括無色)。

這樣，電泳顯示裝置是利用介電常數(shù)高的物質(zhì)移動到高電場區(qū)域，即所謂的介電泳效應(dielectrophoreticeffect)的顯示器。

分散有上述微囊的溶劑被稱為電子墨水，并且該電子墨水可以印刷到玻璃、塑料、布、紙等的表面上。另外，還可以通過使用濾色片、具有色素的粒子來進行彩色顯示。

此外，微囊中的第一粒子及第二粒子可以使用選自導電材料、絕緣材料、半導體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料、磁泳材料中的一種材料或這些材料的復合材料。

此外，作為電子紙，也可以應用使用旋轉(zhuǎn)球(twistingball)顯示方式的顯示裝置。旋轉(zhuǎn)球顯示方式是如下方法，即將分別涂為白色和黑色的球形粒子配置在作為用于顯示元件的電極層的第一電極層與第二電極層之間，使第一電極層與第二電極層之間產(chǎn)生電位差來控制球形粒子的方向，以進行顯示。

另外，在圖9a至圖11b中，作為第一襯底4001、襯底500、第二襯底4006，除了玻璃襯底以外，也可以使用柔性的襯底。例如，可以使用具有透光性的塑料襯底等。作為塑料，可以使用frp(fiberglass-reinforcedplastics，玻璃纖維強化塑料)板、pvf(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。此外，若不需要透光性，則也可以使用以鋁或不銹鋼等為材料的金屬襯底(金屬薄膜)。例如，也可以使用具有由pvf薄膜或聚酯薄膜夾住鋁箔的結(jié)構(gòu)的薄片。

在本實施方式中，作為絕緣膜4020使用氧化鋁膜。絕緣膜4020可以利用濺射法或等離子體cvd法等形成。

在氧化物半導體膜上作為絕緣膜4020設(shè)置的氧化鋁膜具有高遮斷效果(阻擋效果)，即，不使氫、水分等雜質(zhì)以及氧這兩者透過膜的效果。

因此，氧化鋁膜用作保護膜，而防止在制造工序中及制造之后導致晶體管的特性變動的氫、水分等雜質(zhì)混入到氧化物半導體膜，并且防止從氧化物半導體膜釋放氧化物半導體的主要構(gòu)成材料的氧。

另外，作為用作平坦化絕緣膜的絕緣膜4021、506，可以使用丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯類樹脂、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等具有耐熱性的有機材料。此外，除了上述有機材料以外，也可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷類樹脂、psg(磷硅玻璃)、bpsg(硼磷硅玻璃)等。另外，也可以通過層疊多個由這些材料形成的絕緣膜來形成絕緣膜。

對絕緣膜4021、506的形成方法沒有特別的限制，可以根據(jù)其材料利用如濺射法、sog法、旋涂法、浸漬法、噴涂法、液滴噴射法(噴墨法等)、印刷法(絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)等的方法以及如刮刀、輥涂機、幕式涂布機、刮刀式涂布機等的器具來形成絕緣膜4021、506。

顯示裝置通過使來自光源或顯示元件的光透過來進行顯示。因此，設(shè)置在光透過的像素部中的襯底、絕緣膜、導電膜等薄膜全都對可見光的波長區(qū)域的光具有透光性。

關(guān)于對顯示元件施加電壓的第一電極層及第二電極層(也稱為像素電極層、公共電極層、對置電極層等)，可以根據(jù)取出光的方向、設(shè)置電極層的地方以及電極層的圖案結(jié)構(gòu)選擇透光性或反射性。

作為第一電極層4030、541及第二電極層4031、543，可以使用含有氧化鎢的銦氧化物、含有氧化鎢的銦鋅氧化物、含有氧化鈦的銦氧化物、含有氧化鈦的銦錫氧化物、銦錫氧化物(以下稱為ito)、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物、石墨烯等具有透光性的導電材料。

此外，第一電極層4030、第一電極層541、第二電極層4031及第二電極層543可以使用鎢(w)、鉬(mo)、鋯(zr)、鉿(hf)、釩(v)、鈮(nb)、鉭(ta)、鉻(cr)、鈷(co)、鎳(ni)、鈦(ti)、鉑(pt)、鋁(al)、銅(cu)、銀(ag)等金屬、其合金或其金屬氮化物中的一種或多種來形成。

在本實施方式中，圖10a和10b所示的發(fā)光裝置具有下面發(fā)射型結(jié)構(gòu)，所以第一電極層541具有透光性，而第二電極層543具有反射性。因此，當將金屬膜用于第一電極層541時，優(yōu)選將金屬膜形成得薄，以并使其具有透光性。另外，當將具有透光性的導電膜用于第二電極層543時，優(yōu)選將具有反射性的導電膜層疊在其上。

此外，第一電極層4030、第一電極層541、第二電極層4031及第二電極層543可以使用包括導電高分子(也稱為導電聚合體)的導電組成物來形成。作為導電高分子，可以使用所謂的π電子共軛類導電高分子。例如，可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者由苯胺、吡咯和噻吩中的兩種以上構(gòu)成的共聚物或其衍生物等。

此外，由于晶體管容易因靜電等而損壞，所以優(yōu)選設(shè)置用來保護驅(qū)動電路的保護電路。保護電路優(yōu)選使用非線性元件構(gòu)成。

如上所述，通過應用實施方式1或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管，可以提供具有各種各樣的功能的半導體裝置。

本實施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等可以與其他的實施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等適當?shù)亟M合而實施。

實施方式4

通過使用實施方式1或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管，可以制造具有讀取對象物的信息的圖像傳感器功能的半導體裝置。

圖12a示出具有圖像傳感器功能的半導體裝置的一個例子。圖12a是光電傳感器的等效電路，而圖12b是示出光電傳感器的一部分的截面圖。

光電二極管602的一個電極電連接到光電二極管復位信號線658，而光電二極管602的另一個電極電連接到晶體管640的柵極。晶體管640的源極和漏極中的一個電連接到光電傳感器參考信號線672，而晶體管640的源極和漏極中的另一個電連接到晶體管656的源極和漏極中的一個。晶體管656的柵極電連接到柵極信號線659，晶體管656的源極和漏極中的另一個電連接到光電傳感器輸出信號線671。

注意，在本說明書的電路圖中，為了使使用氧化物半導體膜的晶體管一目了然，將使用氧化物半導體膜的晶體管的符號表示為“os”。在圖12a中，晶體管640和晶體管656可以應用實施方式1或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管，是使用氧化物半導體膜的晶體管。在本實施方式中示出應用具有與實施方式1所示的晶體管440同樣的結(jié)構(gòu)的晶體管的例子。晶體管640是在氧化物半導體膜上設(shè)置有用作夠到保護膜的絕緣層的底柵結(jié)構(gòu)的反交錯型晶體管。

圖12b是示出光電傳感器中的光電二極管602和晶體管640的截面圖，其中在具有絕緣表面的襯底601(tft襯底)上設(shè)置有用作傳感器的光電二極管602和晶體管640。在光電二極管602和晶體管640上使用粘合層608設(shè)置有襯底613。

在晶體管640上設(shè)置有絕緣膜631、層間絕緣膜633以及層間絕緣膜634。光電二極管602設(shè)置在層間絕緣膜633上，并且光電二極管602具有如下結(jié)構(gòu)：在形成于層間絕緣膜633上的電極層641a、641b與設(shè)置在層間絕緣膜634上的電極層642之間從層間絕緣膜633一側(cè)依次層疊有第一半導體膜606a、第二半導體膜606b及第三半導體膜606c。

電極層641b與形成在層間絕緣膜634中的導電層643電連接，并且電極層642通過電極層641a與導電層645電連接。導電層645與晶體管640的柵電極層電連接，并且光電二極管602與晶體管640電連接。

在此，例示出一種pin型光電二極管，其中層疊用作第一半導體膜606a的具有p型導電型的半導體膜、用作第二半導體膜606b的高電阻的半導體膜(i型半導體膜)、用作第三半導體膜606c的具有n型導電型的半導體膜。

第一半導體膜606a是p型半導體膜，而可以由包含賦予p型的雜質(zhì)元素的非晶硅膜形成。使用包含屬于周期表中的第13族的雜質(zhì)元素(例如，硼(b))的半導體材料氣體通過等離子體cvd法來形成第一半導體膜606a。作為半導體材料氣體，可以使用硅烷(sih4)。另外，可以使用si2h6、sih2cl2、sihcl3、sicl4、sif4等。另外，也可以使用如下方法：在形成不包含雜質(zhì)元素的非晶硅膜之后，使用擴散法或離子注入法將雜質(zhì)元素引入到該非晶硅膜。優(yōu)選在使用離子注入法等引入雜質(zhì)元素之后進行加熱等來使雜質(zhì)元素擴散。在此情況下，作為形成非晶硅膜的方法，可以使用lpcvd法、氣相生長法或濺射法等。優(yōu)選將第一半導體膜606a的厚度設(shè)定為10nm以上且50nm以下。

第二半導體膜606b是i型半導體膜(本征半導體膜)，而可以由非晶硅膜形成。為了形成第二半導體膜606b，通過等離子體cvd法使用半導體材料氣體來形成非晶硅膜。作為半導體材料氣體，可以使用硅烷(sih4)?；蛘撸部梢允褂胹i2h6、sih2cl2、sihcl3、sicl4或sif4等。也可以通過lpcvd法、氣相生長法、濺射法等形成第二半導體膜606b。優(yōu)選將第二半導體膜606b的厚度設(shè)定為200nm以上且1000nm以下。

第三半導體膜606c是n型半導體膜，而可以由包含賦予n型的雜質(zhì)元素的非晶硅膜形成。使用包含屬于周期表中的第15族的雜質(zhì)元素(例如，磷(p))的半導體材料氣體通過等離子體cvd法形成第三半導體膜606c。作為半導體材料氣體，可以使用硅烷(sih4)。或者，也可以使用si2h6、sih2cl2、sihcl3、sicl4或sif4等。另外，也可以使用如下方法：在形成不包含雜質(zhì)元素的非晶硅膜之后，使用擴散法或離子注入法將雜質(zhì)元素引入到該非晶硅膜。優(yōu)選在使用離子注入法等引入雜質(zhì)元素之后進行加熱等來使雜質(zhì)元素擴散。在此情況下，作為形成非晶硅膜的方法，可以使用lpcvd法、氣相生長法或濺射法等。優(yōu)選將第三半導體膜606c的厚度設(shè)定為20nm以上且200nm以下。

此外，第一半導體膜606a、第二半導體膜606b以及第三半導體膜606c也可以不使用非晶半導體形成，而使用多晶半導體或微晶半導體(semiamorphoussemiconductor，sas)形成。

此外，由于光電效應生成的空穴的遷移率低于電子的遷移率，因此當p型半導體膜一側(cè)的表面用作光接收面時，pin型光電二極管具有良好的特性。這里示出將光電二極管602從形成有pin型光電二極管的襯底601的面接收的光轉(zhuǎn)換為電信號的例子。此外，來自其導電型與用作光接收面的半導體膜一側(cè)相反的半導體膜一側(cè)的光是干擾光，因此，電極層優(yōu)選使用具有遮光性的導電膜。另外，也可以將n型半導體膜一側(cè)的表面用作光接收面。

通過使用絕緣材料且根據(jù)材料使用濺射法、等離子體cvd法、sog法、旋涂法、浸漬法、噴涂法、液滴噴射法(噴墨法等)、印刷法(絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)等，來可以形成絕緣膜631、層間絕緣膜633、層間絕緣膜634。

作為絕緣膜631，可以使用無機絕緣材料，諸如氧化硅層、氧氮化硅層、氧化鋁層、氧氮化鋁層等氧化物絕緣膜、氮化硅層、氮氧化硅層、氮化鋁層、氮氧化鋁層等氮化物絕緣膜的單層或疊層。

在本實施方式中，作為絕緣膜631使用氧化鋁膜。絕緣膜631可以通過濺射法或等離子體cvd法形成。

在氧化物半導體膜上作為絕緣膜631設(shè)置的氧化鋁膜具有高遮斷效果(阻擋效果)，即不使氫、水分等雜質(zhì)及氧的雙方透過膜的效果。

因此，氧化鋁膜用作保護膜，而防止在制造工序中及制造之后導致晶體管的特性變動的氫、水分等雜質(zhì)混入到氧化物半導體膜，并且防止從氧化物半導體膜釋放氧化物半導體的主要構(gòu)成材料的氧。

作為層間絕緣膜633、634，優(yōu)選采用用作減少表面凹凸的平坦化絕緣膜的絕緣膜。作為層間絕緣膜633、634，例如可以使用聚酰亞胺、丙烯酸樹脂、苯并環(huán)丁烯樹脂、聚酰胺或環(huán)氧樹脂等具有耐熱性的有機絕緣材料。除了上述有機絕緣材料之外，也可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷類樹脂、psg(磷硅玻璃)、bpsg(硼磷硅玻璃)等的單層或疊層。

通過檢測入射到光電二極管602的光622，可以讀取檢測對象的信息。另外，在讀取檢測對象的信息時，可以使用背光燈等的光源。

作為以與實施方式1所示的晶體管440相同的結(jié)構(gòu)及制造方法形成的晶體管640，通過使用鹵素等離子體的蝕刻工序形成源電極層及漏電極層之后，進行去除氧化物半導體膜表面及其附近的包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)的工序。另外，也可以在利用使用鹵素等離子體的蝕刻工序形成用作溝道保護膜的絕緣層之后進行雜質(zhì)去除處理。作為雜質(zhì)去除處理，例如優(yōu)選使用稀氫氟酸處理、使用氧或一氧化二氮的等離子體處理等。

由于可以防止氧化物半導體膜表面及其附近被包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)污染，因此可以使晶體管640的氧化物半導體膜表面的鹵素元素的雜質(zhì)濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下(優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下)。

因此，可以提供使用本實施方式的氧化物半導體膜且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管640的可靠性高的半導體裝置。另外，可以高成品率地制造可靠性高的半導體裝置，由此可以實現(xiàn)高生產(chǎn)化。

本實施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等可以與其他的實施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等適當?shù)亟M合而實施。

實施方式5

可以將本說明書所公開的半導體裝置應用于多種電子設(shè)備(包括游戲機)。作為電子設(shè)備，可以舉出電視裝置(也稱為電視或電視接收機)、用于計算機等的顯示器、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、數(shù)碼相框、移動電話機、便攜式游戲機、移動信息終端、聲音再現(xiàn)裝置、游戲機(彈子機、投幣機等)框體游戲機等。圖13a至13c示出這些電子設(shè)備的具體例子。

圖13a示出具有顯示部的桌子9000。在桌子9000中，框體9001組裝有顯示部9003，利用顯示部9003可以顯示圖像。另外，在此示出利用四個腿部9002支撐框體9001的結(jié)構(gòu)。另外，框體9001具有用來供應電力的電源供應線9005。

實施方式1至實施方式4中的任一所示的半導體裝置可以應用于顯示部9003，由此可以對電子設(shè)備賦予高可靠性。

顯示部9003具有觸屏輸入功能。當用指頭等接觸顯示于桌子9000的顯示部9003中的顯示按鈕9004時，可以進行屏面操作或信息輸入。并且當使桌子具有能夠與其他家電產(chǎn)品進行通訊的功能或能夠控制其他家電產(chǎn)品的功能，可以將桌子用作通過屏面操作控制其他家電產(chǎn)品的控制裝置。例如，通過使用實施方式4所示的具有圖像傳感器功能的半導體裝置，可以使顯示部9003具有觸屏輸入功能。

另外，利用設(shè)置于框體9001的鉸鏈也可以將顯示部9003的屏面以垂直于地板的方式立起來，從而也可以將桌子用作電視裝置。雖然如果在小房間里設(shè)置大屏面的電視裝置則自由使用的空間變小，然而，如果在桌子內(nèi)安裝有顯示部則可以有效地利用房間的空間。

圖13b示出電視裝置9100的一個例子。在電視裝置9100中，框體9101組裝有顯示部9103。利用顯示部9103可以顯示圖像。此外，在此示出利用支架9105支撐框體9101的結(jié)構(gòu)。

可以通過利用框體9101所具備的操作開關(guān)、另外提供的遙控操作機9110進行電視裝置9100的操作。通過利用遙控操作機9110所具備的操作鍵9109，可以進行頻道及音量的操作，并可以對在顯示部9103上顯示的映像進行操作。此外，也可以采用在遙控操作機9110中設(shè)置顯示從該遙控操作機9110輸出的信息的顯示部9107的結(jié)構(gòu)。

圖13b所示的電視裝置9100具備接收機及調(diào)制解調(diào)器等。電視裝置9100可以利用接收機接收一般的電視廣播。再者，電視裝置9100通過調(diào)制解調(diào)器連接到有線或無線方式的通信網(wǎng)絡(luò)，也可以進行單向(從發(fā)送者到接收者)或雙向(在發(fā)送者和接收者之間或在接收者之間等)的信息通信。

實施方式1至實施方式4中的任一所示的半導體裝置可以應用于顯示部9103、9107，由此可以對電視裝置及遙控操作機賦予高可靠性。

圖13c示出計算機，該計算機包含主體9201、框體9202、顯示部9203、鍵盤9204、外部連接端口9205、定位裝置9206等。

實施方式1至實施方式4中的任一個所示的半導體裝置都可以用于顯示部9203，并可以賦予計算機高可靠性。

圖14a和14b是能夠進行折疊的平板終端。圖14a示出打開的狀態(tài)。平板終端包含框體9630、顯示部9631a、顯示部9631b、顯示模式切換開關(guān)9034、電源開關(guān)9035、省電模式切換開關(guān)9036、卡子9033以及操作開關(guān)9038。

實施方式1至實施方式4中的任一所示的半導體裝置可以應用于顯示部9631a及顯示部9631b，由此可以對平板終端賦予高可靠性。

在顯示部9631a中，可以將其一部分用作觸摸屏的區(qū)域9632a，并且可以通過接觸所顯示的操作鍵9638來輸入數(shù)據(jù)。此外，作為一個例子，顯示部9631a的一半只具有顯示的功能，并且另一半具有觸摸屏的功能，但是不局限于該結(jié)構(gòu)。也可以采用顯示部9631a的整個區(qū)域具有觸摸屏的功能的結(jié)構(gòu)。例如，可以在顯示部9631a的全面顯示鍵盤來將其用作觸摸屏，并且將顯示部9631b用作顯示畫面。

此外，在顯示部9631b中，與顯示部9631a同樣也可以將顯示部9631b的一部分用作觸摸屏的區(qū)域9632b。此外，通過使用指頭或觸屏筆等接觸觸摸屏上的鍵盤顯示切換按鈕9639的位置上，可以在顯示部9631b上顯示鍵盤。

此外，也可以對觸摸屏的區(qū)域9632a和觸摸屏的區(qū)域9632b同時進行觸摸輸入。

另外，顯示模式切換開關(guān)9034能夠進行豎屏顯示和橫屏顯示等顯示的方向的切換以及黑白顯示和彩色顯示的切換等。根據(jù)通過平板終端所內(nèi)置的光傳感器所檢測的使用時的外光的光量，省電模式切換開關(guān)9036可以使顯示的亮度設(shè)定為最適合的亮度。平板終端除了光傳感器以外還可以內(nèi)置陀螺儀和加速度傳感器等檢測傾斜度的傳感器等的其他檢測裝置。

此外，圖14a示出顯示部9631b的顯示面積與顯示部9631a的顯示面積相同的例子，但是不局限于此，一方的尺寸可以與另一方的尺寸不同，其顯示質(zhì)量也可以不同。例如，例如可以使用顯示部中的一方能夠進行比另一方更高精細度的顯示的顯示面板。

圖14b示出合上的狀態(tài)，并且平板終端包括框體9630、太陽能電池9633、充放電控制電路9634、電池9635以及dcdc轉(zhuǎn)換器9636。此外，在圖14b中，作為充放電控制電路9634的一個例子示出具有電池9635和dcdc轉(zhuǎn)換器9636的結(jié)構(gòu)。

此外，平板終端能夠進行折疊，因此不使用時可以合上框體9630。因此，可以保護顯示部9631a和顯示部9631b，而可以提供一種具有良好的耐久性且從長期使用的觀點來看具有良好的可靠性的平板終端。

此外，圖14a和14b所示的平板終端還可以具有如下功能：顯示各種各樣的信息(靜態(tài)圖像、動態(tài)圖像、文字圖像等)；將日歷、日期或時刻等顯示在顯示部上；對顯示在顯示部上的信息進行操作或編輯的觸摸輸入；通過各種各樣的軟件(程序)控制處理等。

通過利用安裝在平板終端的表面上的太陽能電池9633，可以將電力供應到觸摸屏、顯示部或圖像信號處理部等。另外，可以將太陽能電池9633設(shè)置在框體9630的單面或雙面，由此可以高效地對電池9635進行充電。另外，當作為電池9635使用鋰離子電池時，有可以實現(xiàn)小型化等的優(yōu)點。

另外，參照圖14c所示的方框圖對圖14b所示的充放電控制電路9634的結(jié)構(gòu)和工作進行說明。圖14c示出太陽能電池9633、電池9635、dcdc轉(zhuǎn)換器9636、轉(zhuǎn)換器9637、開關(guān)sw1至sw3以及顯示部9631，電池9635、dcdc轉(zhuǎn)換器9636、轉(zhuǎn)換器9637、開關(guān)sw1至sw3對應圖14b所示的充放電控制電路9634。

首先，說明在利用外光使太陽能電池9633發(fā)電時的工作的例子。使用dcdc轉(zhuǎn)換器9636對太陽能電池9633所產(chǎn)生的電力進行升壓或降壓以使它成為用來對電池9635進行充電的電壓。并且，當利用來自太陽能電池9633的電力使顯示部9631工作時使開關(guān)sw1導通，并且，利用轉(zhuǎn)換器9637將其升壓或降壓到顯示部9631所需要的電壓。另外，可以采用當不進行顯示部9631中的顯示時，使開關(guān)sw1截止且使開關(guān)sw2導通來對電池9635進行充電的結(jié)構(gòu)。

注意，作為發(fā)電單元的一個例子示出太陽能電池9633，但是不局限于此，也可以使用壓電元件(piezoelectricelement)或熱電轉(zhuǎn)換元件(珀耳帖元件(peltierelement))等其他發(fā)電單元進行電池9635的充電。例如，也可以使用以無線(不接觸)的方式能夠收發(fā)電力來進行充電的無線電力傳輸模塊或組合其他充電方法進行充電。

本實施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等可以與其他的實施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等適當?shù)亟M合而實施。

實施例1

在本實施例中，在氧化物半導體膜上以與其接觸的方式形成金屬膜，然后進行干蝕刻去除金屬膜。通過如下實驗觀察是否進行去除干蝕刻時產(chǎn)生的雜質(zhì)與電阻率的關(guān)系。

首先，作為比較例的樣品，利用使用濺射法的成膜裝置在玻璃襯底上形成厚度為95nm的igzo膜，并測量其電阻率。其結(jié)果為4.8×10⁹ω.cm。通過形成頂面形狀為彎曲形狀的電極(厚度為100nm的鈦膜、厚度為400nm的鋁膜及厚度為100nm的鈦膜的疊層)，并通過測量電壓-電流的兩個端子算出電阻，來得到igzo膜的電阻率。

在如下成膜條件下形成igzo膜：使用in∶ga∶zn＝1∶1∶1[原子數(shù)比]的氧化物靶材，在氧及氬氣氛下(氧流量比率50％)，壓力為0.6pa，ac電源電力為5kw，襯底溫度為170℃。

利用濺射法的成膜裝置包括：可以使用真空泵等真空排氣單元(低溫泵、渦輪分子泵等)進行減壓的濺射處理室；固定被處理襯底的襯底架；支撐濺射靶材的靶材架；對應于由靶材架支撐的濺射靶材的電極；對上述電極施加用于濺射的ac電壓(或dc電壓)的電力供應單元；以及向濺射處理室內(nèi)供應氣體的氣體供應單元。另外，在制造樣品時，盡可能地以不混入雜質(zhì)的方式將濺射處理室內(nèi)設(shè)定為高真空的狀態(tài)，至于水分在露點為-40℃以下，優(yōu)選在露點為-50℃以下的干燥氮氣氛中進行成膜。

另外，作為樣品1，在玻璃襯底上形成厚度為95nm的igzo膜之后，在第一干蝕刻條件下進行180秒的蝕刻之后，將其浸漬于純水中，形成電極，來測量電阻率。樣品1的結(jié)果是130ω.cm。另外，作為樣品2，在第一干蝕刻條件后，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸漬30秒之后，形成電極測量電阻率。樣品2的結(jié)果是3.9×10⁹ω.cm。

由上述結(jié)果可知：由于使用含有鹵素元素的氣體的干蝕刻雜質(zhì)附著或混入igzo膜而導致igzo膜的電阻率下降，通過利用稀氫氟酸進行表面處理雜質(zhì)被去除，而使igzo膜接近進行干蝕刻之前的狀態(tài)。

另外，作為樣品3，在玻璃襯底上形成厚度為95nm的igzo膜之后，在第二干蝕刻條件下進行180秒的蝕刻之后，將其浸漬于純水中，形成電極，來測量電阻率。另外，作為樣品4，在第二干蝕刻條件后，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸漬30秒之后，形成電極測量電阻率。

另外，作為樣品5，在玻璃襯底上形成厚度為95nm的igzo膜之后，在第三干蝕刻條件下進行180秒的蝕刻之后，將其浸漬于純水中，形成電極，來測量電阻率。另外，作為樣品6，在第三干蝕刻條件后，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸漬30秒之后，形成電極測量電阻率。

另外，作為樣品7，在玻璃襯底上形成厚度為95nm的igzo膜之后，在第四干蝕刻條件下進行180秒的蝕刻之后，將其浸漬于純水中，形成電極，來測量電阻率。另外，作為樣品8，在第四干蝕刻條件后，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸漬30秒之后，形成電極測量電阻率。

表1示出第一干蝕刻條件、第二干蝕刻條件、第三干蝕刻條件及第四干蝕刻條件。另外，作為進行干蝕刻的裝置使用icp蝕刻裝置。

[表1]

另外，圖16是以電阻率為縱軸，分別示出比較例的電阻率與樣品1至樣品8的電阻率的圖表。由上述結(jié)果可知：即使改變干蝕刻的條件，通過利用稀氫氟酸進行表面處理，可以使igzo膜接近進行干蝕刻之前的狀態(tài)，優(yōu)選的是與進行干蝕刻之前相同的狀態(tài)。

符號說明

400襯底

401柵電極層

402柵極絕緣膜

403氧化物半導體膜

405a源電極層

405b漏電極層

408層間絕緣膜

409平坦化絕緣膜

413絕緣層

436下地絕緣膜

440晶體管

442氣體

443絕緣膜

444抗蝕劑掩模

445導電膜

448a抗蝕劑掩模

450晶體管

460晶體管

470晶體管

480晶體管

490晶體管

500襯底

502柵極絕緣膜

503絕緣層

504層間絕緣膜

505濾色片層

506絕緣膜

507分隔壁

510晶體管

511a柵電極層

511b柵電極層

512氧化物半導體膜

513a導電層

513b導電層

520電容元件

521a導電層

521b導電層

522氧化物半導體膜

523導電層

530布線層交叉部

533導電層

540發(fā)光元件

541電極層

542場致發(fā)光層

543電極層

553絕緣層

601襯底

602光電二極管

606a半導體膜

606b半導體膜

606c半導體膜

608粘合層

613襯底

631絕緣膜

633層間絕緣膜

634層間絕緣膜

640晶體管

641a電極層

641b電極層

642電極層

643導電層

645導電層

656晶體管

658光電二極管復位信號線

659柵極信號線

671光電傳感器輸出信號線

672光電傳感器參考信號線

4001襯底

4002像素部

4003信號線驅(qū)動電路

4004掃描線驅(qū)動電路

4005密封劑

4006襯底

4008液晶層

4010晶體管

4011晶體管

4013液晶元件

4015連接端子電極

4016端子電極

4019各向異性導電膜

4020絕緣膜

4021絕緣膜

4030電極層

4031電極層

4032絕緣膜

4033絕緣膜

4035間隔物

4510分隔壁

4511場致發(fā)光層

4513發(fā)光元件

4514填充材料

9000桌子

9001框體

9002腿部

9003顯示部

9004顯示按鈕

9005電源供應線

9033卡子

9034開關(guān)

9035電源開關(guān)

9036開關(guān)

9038操作開關(guān)

9100電視裝置

9101框體

9103顯示部

9105支架

9107顯示部

9109操作鍵

9110遙控操作機

9201主體

9202框體

9203顯示部

9204鍵盤

9205外部連接端口

9206定位裝置

9630框體

9631顯示部

9631a顯示部

9631b顯示部

9632a區(qū)域

9632b區(qū)域

9633太陽能電池

9634充放電控制電路

9635電池

9636dcdc轉(zhuǎn)換器

9637轉(zhuǎn)換器

9638操作鍵

9639按鈕